El vapor y avances tecnológicos entre los siglos XVIII y XX
Publicado: 13 Ago 2018
El Vapor y los avances tecnológicos durante los siglos XIX y XX
Entre los siglos XVIII y comienzos del XX dan el impulso definitivo a la construcción naval al ir apareciendo nuevos inventos y tecnologías, el vapor, la electricidad, las paletas, la hélice, la construcción de buques de acero y los nuevos sistemas de gobierno y navegación entre otras nuevas aplicaciones que se dan a los nuevos barcos hace de éstos cada vez más seguros y resistentes pero aún deberán pasar muchos años para que esa seguridad sea un hecho y mientras tanto los accidentes marítimos se suceden en cantidades importantes todos los años y entre ellos los incendios de los que se empieza a tener cada vez mayor constancia a partir del siglo XIX gracias a los registros de las casas aseguradoras que ya investigan todos los accidentes marítimos para conocer las causas y sacar conclusiones y a partir de ellas hacer que la seguridad a bordo sea cada vez mejor.
Vamos a citar una serie de avances técnicos y descubrimientos que con el tiempo fueron aplicados a los barcos. Alguno de ellos es conocido desde tiempos antiguos como las bombas de noria o de émbolo, otros más modernos como el vapor y aunque se experimentó en su día con ellos solo a partir de finales del XVIII y comienzos del XIX empiezan a ser una realidad
Vamos pues a comentar sobre esos descubrimientos y avances.
La propulsión a Vapor
Transcurría 1543 (siglo XVI) cuando al parecer un español que era capitán y de nombre Blasco Garay realizó el 17 de junio de 1543 los primeros ensayos sobre un buque de paletas en el que había una máquina en la que, a su vez, había una caldera hirviendo. El nombre del buque era Trinidad de 200 tns. de desplazamiento y al parecer consiguió navegar 2 leguas.
La comisión nombrada por el emperador Carlos I encargada de evaluar aquel por entonces extraño buque dentro de la cual se encontraba el tesorero Rávago (personaje que más se opuso a la financiación del proyecto) Rávago comento al respecto que el buque solo desarrollaba media legua por hora que la máquina era excesivamente costosa y que había un riesgo serio de que la caldera explotase.
Blasco de Garay fue indemnizado por los gastos que hizo y lo que podía haber sido el inicio de la navegación a vapor se pospuso y ningún país se planteó en serio la navegación a vapor hasta más de dos siglos después.
A comienzos del siglo XVIII hay varios científicos y técnicos que ven en la propulsión a vapor el medio de mover los buques en el futuro y varios de ellos trabajan sobre el tema Papin en 1707, Hull 1737, Henry 1763, Jouffroy en 1783, Fich 1790 y Samuel Morey entre otros muchos ponen en práctica sus inventos pero la falta de apoyos económicos para tan costosos experimentos (a esto se le llama hoy I+D) hace que muchos de ellos desistan. En realidad y salvo esos defensores del nuevo medio de propulsión, nadie confía en que el vapor sea capaz de mover un gran buque a través de un océano. Por si fuera poco el uso del fuego y del vapor crea grandes recelos sobre la seguridad del buque porque se teme que pueda haber incendios o explosiones. Los aseguradores tampoco parecen tener claro que el buque de vapor sea lo suficientemente seguro. Con todo, algunos de esos pioneros siguen adelante en su empeño y consiguen hacer realidad el sueño de una navegación a vapor
Por fin es el marqués de Jouffroy quien en 1783 hace que el primer buque de vapor sea una realidad.
A continuación un dibujo del Pyroscape de Joufroy
Tras Jouffroy es John Fich quien hace navegar su barco un tanto extraño pues el medio de propulsión son una docena de remos por banda que son propulsados por un complejo sistema de ruedas empujadas por una máquina de vapor
Un dibujo del extraño buque de John Fich
Es sin embargo Robert Fulton quien construye un verdadero barco de vapor capaz de realizar un servicio regular entre Nueva York y Albany. El Clermont que así se llamaba el buque fue construido en 1807 en Corlear´s Hook (Nueva York), la máquina fue construida en Boulton & Watt, Birmingham (Inglaterra) y además de la máquina de vapor disponía de dos palos con una vela cuadra en el mayor y una cangreja en el mesana, el Clermont podía transportar a 140 pasajeros.
En el dibujo el Clermont de Robert Fulton
Las máquinas de vapor
Es evidente que esos buques de vapor debían ser movidos por una máquina y que esa máquina debía ser movida a su vez por vapor.
Hubo muchas dificultades al inicio de la fabricación de las máquinas de vapor y todas relacionadas con el mecanizado de la máquina y el rectificado de los cilindros pero fueron solventadas progresivamente, los trabajos de fundición y forja eran esenciales por entonces y el trabajo de los mecánicos era más de artesanía que otra cosa, las soldaduras se hacían calentando las partes a unir y añadiendo metal fundido en las uniones, a veces bastaba con llevar hasta el punto de fusión los extremos y dar unos golpes con un martillo para que se unieran de un modo aceptable, aunque menos sólido, dos piezas.
Thomas Newcomen idea en 1705 una máquina de tipo atmosférico de funcionamiento muy sencillo, se trata de meter en la parte baja de un cilindro vertical vapor a una presión algo más alta que la atmosférica, el émbolo o pistón sube por el efecto de un contrapeso, cuando el émbolo alcanza el punto muerto superior se cierra el vapor mientras un chorro de agua fría condensa el contenido en el cilindro creando una especie de vacío o depresión que unida a la presión atmosférica hace descender al émbolo, movimientos que realizaban un trabajo útil y al término de los cuales se reiniciaba de nuevo el proceso anterior.
James Watt establece en 1760 los principios fundamentales para el desarrollo de las futuras máquinas de vapor, entre los cuales dice que el trabajo debe realizarse con ayuda del vapor prescindiendo de la presión atmosférica y, de acuerdo con éste principio, Richard Thevitick construye la primera locomotora de vapor en 1804.
James Watt se asoció con Matthew Boulton y crearon la primera fábrica de máquinas de vapor en Birmingham la Boulton & Watt a la que Fulton encargó (como ya dijimos) la máquina para su Clermont.
El paso siguiente en la construcción de máquinas de vapor fue la aparición de la máquina “compoud” o compuesta, ideada por Johnathan Hornblower en 1871 y llamada así porque estaba formada por una máquina de Thevitick de alta presión y descarga de vapor a la atmósfera con otra de Watt de baja presión y condensador.
La modificación estaba relacionada con la descarga de vapor y aprovechamiento del mismo pues la descarga de la máquina de Thevitick se llevaba al cilindro de baja presión de la máquina de Watt haciendo a continuación que el vapor pasara al condensador. La máquina compound también podía definirse o catalogarse como máquina de doble expansión.
Las máquinas evolucionaron más deprisa que las calderas hasta el punto de que en que en 1874 Kirk inventa la máquina de triple expansión que no puede entrar en servicio por las bajas presiones que entregaban las calderas de entonces y no es hasta 7 años después, en 1881, cuando al aparecer calderas que proporcionaban una mayor presión y, por fin, puede ser utilizada.
La máquina de triple expansión aprovecha mejor el vapor, consta de tres cilindros (uno más que la compound) en los que el vapor de alta presión empuja a un cilindro de poco diámetro y sale expandido y a menor presión hacia un segundo cilindro llamado de media presión para a continuación y tras una nueva expansión sale hacia un tercero de baja presión para por fin ir al condensador y cerrar el ciclo hacia la caldera.
A continuación uno de mis dibujos que explica el recorrido del vapor en una máquina de triple expansión desde su salida de la caldera hasta su retorno.
La máquina de cuádruple expansión, la turbina y las calderas
La máquina de cuádruple expansión
Tras la máquina de triple expansión aparece la de cuádruple expansión que es en esencia una máquina de triple expansión a la que se le añade otro cilindro de mayor diámetro,
No se debe confundir con la máquina de triple expansión de cuatro cilindros la cual tiene dos cilindros de igual diámetro de baja presión, la inclusión de un cuarto cilindro en la máquina de triple expansión se hace en aquellos casos en que el cilindro de baja presión (y por motivos constructivos para máquinas de mayor potencia) tiene demasiado diámetro. El vapor que entra en ese cuarto cilindro lo hace a la misma presión que su “gemelo”.
La turbina
Las máquinas de vapor citadas anteriormente son del tipo alternativo, esto es transforman un movimiento vertical u horizontal en movimiento rotatorio.
En 1883 el ingeniero sueco de Laval construye la primera máquina de vapor rotativa, la turbina de acción, en 1884 Charles Parsons crea la primera turbina de reacción. Diez años después, en 1894, Parsons la instala en una pequeña lancha a la que da el nombre de Turbinia y se pasea con ella durante una parada naval, (el Diamond Jubilee Naval Review de la reina Victoria) a la velocidad de 34 nudos. Tras la exhibición, Parsons subcontrató la construcción del primer buque de guerra con turbina, el HMS Viper un pequeño destructor de 344 toneladas que desarrollaba una velocidad de 33,8 nudos.
Continuará
Entre los siglos XVIII y comienzos del XX dan el impulso definitivo a la construcción naval al ir apareciendo nuevos inventos y tecnologías, el vapor, la electricidad, las paletas, la hélice, la construcción de buques de acero y los nuevos sistemas de gobierno y navegación entre otras nuevas aplicaciones que se dan a los nuevos barcos hace de éstos cada vez más seguros y resistentes pero aún deberán pasar muchos años para que esa seguridad sea un hecho y mientras tanto los accidentes marítimos se suceden en cantidades importantes todos los años y entre ellos los incendios de los que se empieza a tener cada vez mayor constancia a partir del siglo XIX gracias a los registros de las casas aseguradoras que ya investigan todos los accidentes marítimos para conocer las causas y sacar conclusiones y a partir de ellas hacer que la seguridad a bordo sea cada vez mejor.
Vamos a citar una serie de avances técnicos y descubrimientos que con el tiempo fueron aplicados a los barcos. Alguno de ellos es conocido desde tiempos antiguos como las bombas de noria o de émbolo, otros más modernos como el vapor y aunque se experimentó en su día con ellos solo a partir de finales del XVIII y comienzos del XIX empiezan a ser una realidad
Vamos pues a comentar sobre esos descubrimientos y avances.
La propulsión a Vapor
Transcurría 1543 (siglo XVI) cuando al parecer un español que era capitán y de nombre Blasco Garay realizó el 17 de junio de 1543 los primeros ensayos sobre un buque de paletas en el que había una máquina en la que, a su vez, había una caldera hirviendo. El nombre del buque era Trinidad de 200 tns. de desplazamiento y al parecer consiguió navegar 2 leguas.
La comisión nombrada por el emperador Carlos I encargada de evaluar aquel por entonces extraño buque dentro de la cual se encontraba el tesorero Rávago (personaje que más se opuso a la financiación del proyecto) Rávago comento al respecto que el buque solo desarrollaba media legua por hora que la máquina era excesivamente costosa y que había un riesgo serio de que la caldera explotase.
Blasco de Garay fue indemnizado por los gastos que hizo y lo que podía haber sido el inicio de la navegación a vapor se pospuso y ningún país se planteó en serio la navegación a vapor hasta más de dos siglos después.
A comienzos del siglo XVIII hay varios científicos y técnicos que ven en la propulsión a vapor el medio de mover los buques en el futuro y varios de ellos trabajan sobre el tema Papin en 1707, Hull 1737, Henry 1763, Jouffroy en 1783, Fich 1790 y Samuel Morey entre otros muchos ponen en práctica sus inventos pero la falta de apoyos económicos para tan costosos experimentos (a esto se le llama hoy I+D) hace que muchos de ellos desistan. En realidad y salvo esos defensores del nuevo medio de propulsión, nadie confía en que el vapor sea capaz de mover un gran buque a través de un océano. Por si fuera poco el uso del fuego y del vapor crea grandes recelos sobre la seguridad del buque porque se teme que pueda haber incendios o explosiones. Los aseguradores tampoco parecen tener claro que el buque de vapor sea lo suficientemente seguro. Con todo, algunos de esos pioneros siguen adelante en su empeño y consiguen hacer realidad el sueño de una navegación a vapor
Por fin es el marqués de Jouffroy quien en 1783 hace que el primer buque de vapor sea una realidad.
A continuación un dibujo del Pyroscape de Joufroy
Tras Jouffroy es John Fich quien hace navegar su barco un tanto extraño pues el medio de propulsión son una docena de remos por banda que son propulsados por un complejo sistema de ruedas empujadas por una máquina de vapor
Un dibujo del extraño buque de John Fich
Es sin embargo Robert Fulton quien construye un verdadero barco de vapor capaz de realizar un servicio regular entre Nueva York y Albany. El Clermont que así se llamaba el buque fue construido en 1807 en Corlear´s Hook (Nueva York), la máquina fue construida en Boulton & Watt, Birmingham (Inglaterra) y además de la máquina de vapor disponía de dos palos con una vela cuadra en el mayor y una cangreja en el mesana, el Clermont podía transportar a 140 pasajeros.
En el dibujo el Clermont de Robert Fulton
Las máquinas de vapor
Es evidente que esos buques de vapor debían ser movidos por una máquina y que esa máquina debía ser movida a su vez por vapor.
Hubo muchas dificultades al inicio de la fabricación de las máquinas de vapor y todas relacionadas con el mecanizado de la máquina y el rectificado de los cilindros pero fueron solventadas progresivamente, los trabajos de fundición y forja eran esenciales por entonces y el trabajo de los mecánicos era más de artesanía que otra cosa, las soldaduras se hacían calentando las partes a unir y añadiendo metal fundido en las uniones, a veces bastaba con llevar hasta el punto de fusión los extremos y dar unos golpes con un martillo para que se unieran de un modo aceptable, aunque menos sólido, dos piezas.
Thomas Newcomen idea en 1705 una máquina de tipo atmosférico de funcionamiento muy sencillo, se trata de meter en la parte baja de un cilindro vertical vapor a una presión algo más alta que la atmosférica, el émbolo o pistón sube por el efecto de un contrapeso, cuando el émbolo alcanza el punto muerto superior se cierra el vapor mientras un chorro de agua fría condensa el contenido en el cilindro creando una especie de vacío o depresión que unida a la presión atmosférica hace descender al émbolo, movimientos que realizaban un trabajo útil y al término de los cuales se reiniciaba de nuevo el proceso anterior.
James Watt establece en 1760 los principios fundamentales para el desarrollo de las futuras máquinas de vapor, entre los cuales dice que el trabajo debe realizarse con ayuda del vapor prescindiendo de la presión atmosférica y, de acuerdo con éste principio, Richard Thevitick construye la primera locomotora de vapor en 1804.
James Watt se asoció con Matthew Boulton y crearon la primera fábrica de máquinas de vapor en Birmingham la Boulton & Watt a la que Fulton encargó (como ya dijimos) la máquina para su Clermont.
El paso siguiente en la construcción de máquinas de vapor fue la aparición de la máquina “compoud” o compuesta, ideada por Johnathan Hornblower en 1871 y llamada así porque estaba formada por una máquina de Thevitick de alta presión y descarga de vapor a la atmósfera con otra de Watt de baja presión y condensador.
La modificación estaba relacionada con la descarga de vapor y aprovechamiento del mismo pues la descarga de la máquina de Thevitick se llevaba al cilindro de baja presión de la máquina de Watt haciendo a continuación que el vapor pasara al condensador. La máquina compound también podía definirse o catalogarse como máquina de doble expansión.
Las máquinas evolucionaron más deprisa que las calderas hasta el punto de que en que en 1874 Kirk inventa la máquina de triple expansión que no puede entrar en servicio por las bajas presiones que entregaban las calderas de entonces y no es hasta 7 años después, en 1881, cuando al aparecer calderas que proporcionaban una mayor presión y, por fin, puede ser utilizada.
La máquina de triple expansión aprovecha mejor el vapor, consta de tres cilindros (uno más que la compound) en los que el vapor de alta presión empuja a un cilindro de poco diámetro y sale expandido y a menor presión hacia un segundo cilindro llamado de media presión para a continuación y tras una nueva expansión sale hacia un tercero de baja presión para por fin ir al condensador y cerrar el ciclo hacia la caldera.
A continuación uno de mis dibujos que explica el recorrido del vapor en una máquina de triple expansión desde su salida de la caldera hasta su retorno.
La máquina de cuádruple expansión, la turbina y las calderas
La máquina de cuádruple expansión
Tras la máquina de triple expansión aparece la de cuádruple expansión que es en esencia una máquina de triple expansión a la que se le añade otro cilindro de mayor diámetro,
No se debe confundir con la máquina de triple expansión de cuatro cilindros la cual tiene dos cilindros de igual diámetro de baja presión, la inclusión de un cuarto cilindro en la máquina de triple expansión se hace en aquellos casos en que el cilindro de baja presión (y por motivos constructivos para máquinas de mayor potencia) tiene demasiado diámetro. El vapor que entra en ese cuarto cilindro lo hace a la misma presión que su “gemelo”.
La turbina
Las máquinas de vapor citadas anteriormente son del tipo alternativo, esto es transforman un movimiento vertical u horizontal en movimiento rotatorio.
En 1883 el ingeniero sueco de Laval construye la primera máquina de vapor rotativa, la turbina de acción, en 1884 Charles Parsons crea la primera turbina de reacción. Diez años después, en 1894, Parsons la instala en una pequeña lancha a la que da el nombre de Turbinia y se pasea con ella durante una parada naval, (el Diamond Jubilee Naval Review de la reina Victoria) a la velocidad de 34 nudos. Tras la exhibición, Parsons subcontrató la construcción del primer buque de guerra con turbina, el HMS Viper un pequeño destructor de 344 toneladas que desarrollaba una velocidad de 33,8 nudos.
Continuará