Máquina de Watt

Basándose en el paralelogramo articulado, Watt construyó su máquina de vapor

Uno de los mayores problemas de la minería es el agua subterránea que anega las galerías y pasillos, haciéndolos impracticables. En la animación se presenta una bomba manual de agua, basada en un cilindro y un pistón que, con ayuda de dos válvulas es capaz de elevar el agua subterránea a la altura que permita el par aplicado a la manivela.

En este sistema, cuando el émbolo desciende, una válvula que lo atraviesa verticalmente se abre permitiendo que el pistón descienda y un volumen igual de agua ocupe su posición inicial. Este movimiento prácticamente no necesita esfuerzo. Posteriormente, cuando el pistón asciende, se abre otra válvula situada en el pie del cilindro permitiendo la entrada de agua desde el exterior del mismo, a la vez que la válvula del pistón se cierra y eleva una volumen de agua igual al de la carrera por el área del cilindro.

En 1712, Thomas Newcomen construyó su primera máquina de vapor destinada al drenaje de una mina en Staffordshire. La máquina de Newcomen está esquematizada en la siguiente animación

En la parte derecha se representa un cilindro de vapor, en cuya parte inferior se inyectaba vapor de agua cuando la viga superior, por efecto de un desequilibrio intencionado, basculaba hacia la izquierda y dejaba caer el émbolo de una bomba de drenaje como la descrita más arriba. Entonces, la válvula de admisión de vapor se cerraba y un chorro de agua inyectada en el cilindro producía la condensación y subsiguiente vacío. La presión atmosférica superior hacía entonces bascular la viga hacia la derecha, haciendo ascender el émbolo de la bomba de drenaje, con la subsiguiente expulsión de agua y recomenzando el ciclo de nuevo.

En 1769 James Watt patentó una máquina con la parte superior del cilindro cerrada en la que el vapor a presión y el vacío de su condensación eran aplicados alternativamente a la parte superior e inferior del pistón, produciendo empuje hacia arriba y hacia abajo. La cadena de la máquina de Newcomb fue sustituida por el paralelogramo articulado de Watt, según se muestra en la figura.

Animación de la máquina de 1781

Dado que el mecanismo biela-manivela ("crank and shaft") había sido patentado por Pickard poco antes de la aparición de la primera máquina de Watt, éste ideó el mecanismo planetario ("sun gear") para la transformación del movimiento circular en un movimiento de balancín, como se aprecia en la parte derecha de la máquina.

En la parte izquierda se aprecia el paralelogramo articulado, que transforma el movimiento alternativo del pistón en el del balancín.  Otro mecanismo que transforma un movimiento alternativo en otro recto (este de manera exacta) es el de Peaucellier.

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