Máquina de vapor de Watt
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.
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.
[3] La solución para drenar minas profundas fue encontrada por Thomas Newcomen, quien desarrolló un motor "atmosférico" que también funcionaba bajo el principio del vacío.
Cuando el pistón se elevaba dentro del cilindro, arrastrado hacia arriba por un contrapeso, absorbía vapor a presión atmosférica.
Esta agua condensaba el vapor y creaba un vacío parcial debajo del pistón.
En los siguientes cincuenta años, solo se hicieron algunos pequeños cambios en el diseño del motor.
Si bien los motores Newcomen trajeron beneficios prácticos, fueron ineficientes en términos del uso de la energía necesaria para impulsarlos.
El sistema de enviar alternativamente chorros de vapor, y después agua fría sobre el cilindro, significaba que las paredes del cilindro se calentaban alternativamente y luego se enfriaban con cada carrera.
El condensador está ubicado en un baño de agua fría debajo del cilindro.
El condensado aún caliente se reciclaba como agua de alimentación para la caldera.
[6] El condensador separado demostró un potencial formidable para mejorar el motor de Newcomen, pero Watt todavía se desanimó por problemas aparentemente insuperables antes de que un motor comercializable pudiera perfeccionarse.
Tan solo después de asociarse con Matthew Boulton este propósito se hizo realidad.
En 1775, Watt diseñó dos motores grandes: uno para la Bloomfield Colliery en Tipton, completado en marzo de 1776, y otro para el taller mecánico de John Wilkinson en Willey, Shropshire, que estaba en funcionamiento al mes siguiente.
Un tercer motor, en Stratford-le-Bow, en el este de Londres, también estaba trabajando ese mismo verano.
[7] Watt había intentado sin éxito durante varios años obtener un cilindro con la precisión necesaria para hacer efectivas sus máquinas de vapor, y se vio obligado a usar hierro forjado, que podía dejar la máquina fuera de servicio y causaba fugas desde el pistón.
Joseph Wickham Roe declaró en 1916: "Cuando [John] Smeaton vio el primer motor, informó a la Sociedad de Ingenieros que «no existían ni las herramientas ni los trabajadores que pudieran fabricar una máquina tan compleja con suficiente precisión»".
[8] En 1774, John Wilkinson inventó una máquina perforadora en la que el eje que portaba la herramienta de corte se sostenía en ambos extremos y se extendía a través del cilindro, a diferencia de los taladros en voladizo en uso hasta entonces.
Esto no fue posible mientras la viga del balancín y la barra estuvieran conectadas por una cadena.
Además, no era posible conectar la varilla del pistón del cilindro sellado directamente a la viga, porque mientras la varilla se movía verticalmente en línea recta, la viga giraba en su centro, con cada lado describiendo un arco.
Para compatibilizar los desplazamientos de la viga y del pistón, Watt desarrolló su movimiento paralelo.
A su eje central giratorio, se podían unir correas y engranajes para impulsar una gran variedad de máquinas.
El industrial estadounidense Henry Ford encargó la réplica del motor al fabricante inglés Charles Summerfield en 1932.
Sin embargo, hay algunos desarrollos recientes que pueden conducir a un renacimiento de esta tecnología.
Existen tecnologías para utilizar esta energía, en particular el ciclo orgánico de Rankine.
Funcionan con presiones de 6 a 20 bares, por lo que todo el sistema debe estar completamente sellado.
Funciona a presión cercana y por debajo de la atmosférica, por lo que el sellado no es un problema.
[23] Existía un proyecto para construir y probar un motor a mayor escala, de 2 kW, que estaba en preparación.
