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La máquina de vapor de Watt, también conocida como la máquina de vapor de Boulton y Watt, fue la primera máquina de vapor práctica, convirtiéndose en una de las fuerzas impulsoras de la Revolución Industrial. James Watt desarrolló el diseño esporádicamente entre 1763 y 1775, con el apoyo de Matthew Boulton. Su diseño permitió ahorrar mucho combustible en comparación con las máquinas anteriores, de forma que concedían licencias basándose en la cantidad de combustible que se podía economizar. Watt nunca dejó de desarrollar la máquina de vapor, introduciendo diseños de doble efecto (con dos cilindros) y varios sistemas para lograr producir el movimiento rotativo a partir de sus máquinas. El diseño de Watt se convirtió en sinónimo de máquina de vapor, y pasaron muchos años antes de que otros diseños significativamente nuevos comenzaran a reemplazar la configuración que ideó.
Las primeras máquinas de vapor, introducidas por Thomas Newcomen en 1712, eran de diseño "atmosférico". Se introducía vapor en un cilindro, que luego se enfriaba con un chorro de agua. Esto hacía que el vapor se condensara, formando un vacío parcial en el cilindro, y la presión atmosférica en la parte superior empujaba el pistón hacia abajo. Watt notó que el rocío de agua también enfriaba el propio cilindro, y se requería una cantidad significativa de calor para calentarlo hasta el punto en que el vapor podía entrar al cilindro sin condensarse inmediatamente de nuevo. Abordó este problema agregando un cilindro separado lleno de agua, que se abría una vez que se llenaba el cilindro principal. El vapor entraba en la cámara secundaria y se condensaba, extrayendo el vapor restante del cilindro principal para continuar el proceso. El resultado final utilizaba el mismo ciclo que el diseño de Newcomen, pero sin ningún enfriamiento del cilindro principal, que estaba inmediatamente listo para otra carrera. Watt trabajó en el diseño durante un período de varios años, introduciendo el condensador y mejoras en prácticamente todas las partes del diseño, en particular una larga serie de pruebas sobre las formas de sellar el pistón en el cilindro. Todos estos cambios produjeron un diseño más fiable, y que necesitaba la mitad de carbón para producir la misma cantidad de energía.1
El nuevo diseño se introdujo comercialmente en 1776, con el primer ejemplar vendido al taller mecánico Carron Company. Watt continuó trabajando para mejorar el motor, y en 1781 introdujo un sistema que usaba un engranaje sol y planeta para convertir el movimiento lineal de los motores en movimiento rotativo. Esto lo hizo útil no solo en su cometido de bombeo original, sino también como un reemplazo directo en aquellas tareas en las que previamente se utilizaron ruedas hidráulicas. Este fue un momento clave en la revolución industrial, ya que desde entonces las fuentes de energía podrían ubicarse en cualquier lugar, evitando la anterior necesidad de disponer de una fuente de agua y de una topografía adecuadas. Boulton comenzó a desarrollar numerosas máquinas que hicieron uso de esta potencia rotativa, desarrollando la primera fábrica industrializada moderna, la Fundición Soho, que a su vez produjo nuevos diseños de máquinas de vapor. Los primeros motores de Watt coincidían con los diseños originales de Newcomen en que usaban vapor a baja presión, y la mayor parte de la acción era causada por la presión atmosférica, debido principalmente a los problemas de seguridad que suponía el empleo de presiones de vapor más elevadas.2 Sin embargo, buscando mejorar su rendimiento, Watt comenzó a considerar el uso de vapor a alta presión, así como los diseños con cilindros múltiples, tanto según el concepto de doble acción como según el concepto de expansión múltiple. Estos motores de doble acción requirieron la invención del movimiento paralelo, que permitió que las varillas de los cilindros individuales se movieran en línea recta, manteniendo el pistón alineado con el cilindro, mientras que el extremo del balancín móvil se desplazaba describiendo un arco, algo análogo a una cruceta en las máquinas de vapor posteriores.
Explicación:
La máquina de Watt (máquina de vapor) sentó precedentes para los motores modernos porque estos se generaron bajo muchos principios (sobre todo termodinámicos) utilizados y desarrollados gracias a la máquina de vapor.
La máquina de vapor se puede considerar como el punto de partida para lograr desarrollar los motores modernos, muchos de los principios de funcionamiento de esta máquina son aplicados en la modernidad, solamente que se han mejorado y optimizado.
La mayoría de los principios utilizados son termodinámicos.
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