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Un motor de soplado es un motor de vapor estacionario de gran tamaño o un motor de combustión interna acoplado directamente a cilindros de bombeo de aire . Estos suministran una gran cantidad de aire a una presión inferior a la de un compresor de aire , pero superior a la de un ventilador centrífugo .
Los motores de soplado se utilizan principalmente para proporcionar soplado de aire a hornos, altos hornos y otras formas de fundición .
Las primeras máquinas sopladoras fueron las casas sopladoras : fuelles , accionados por ruedas hidráulicas .
Las fundiciones se ubican de manera más económica cerca de la fuente de su mineral , que puede no contar con energía hidráulica disponible en las cercanías. También existe el riesgo de que la sequía interrumpa el suministro de agua o de que la demanda del horno supere la capacidad de agua disponible.
Estas restricciones dieron lugar a la primera forma de máquina de vapor utilizada para generar energía en lugar de bombearla: la máquina de retorno de agua . En esta máquina, se utilizaba una bomba de vapor para extraer agua que, a su vez, accionaba una rueda hidráulica y, por lo tanto, la maquinaria. El agua de la rueda se devolvía a través de la bomba. Estas primeras máquinas de vapor solo eran adecuadas para bombear agua y no se podían conectar directamente a la maquinaria.
Los primeros ejemplos prácticos de estos motores se instalaron en 1742 en Coalbrookdale [1] y como mejoras en Carron Ironworks en Clyde en 1765. [2]
Los primeros motores de vapor fueron los motores de viga , primero del tipo no rotativo (es decir, de movimiento únicamente alternativo) y luego del tipo rotativo (es decir, que impulsaban un volante de inercia ). Ambos se utilizaban como motores de soplado, normalmente acoplando un cilindro de aire al extremo más alejado de la viga del cilindro de vapor. Joshua Field describe un viaje de 1821 a Foster, Rastrick & Co. de Stourbridge , [3] donde observó ocho grandes motores de viga, uno de 30 hp que funcionaba con un cilindro de soplado de 5 pies de diámetro y 6 pies de carrera.
Los motores de viga posteriores accionaban volantes de inercia, lo que resultaba útil para proporcionar una acción más uniforme al motor. El cilindro de aire seguía siendo accionado únicamente por la viga y el volante de inercia se utilizaba únicamente como volante de inercia, no para accionar un eje de salida. Un ejemplo superviviente bien conocido de este tipo son los motores de viga emparejados "David & Sampson" , ahora conservados en el museo al aire libre de Blists Hill , Ironbridge Gorge . [4] [5] Se trata de un par de motores de viga de condensación de un solo cilindro, cada uno de los cuales acciona un cilindro de aire mediante su propia viga, pero comparten un único volante de inercia entre ellos. Son notables por sus arcos dóricos decorativos . [6] Los motores tuvieron una larga vida útil: 50 años de servicio primario desde 1851 proporcionando el soplo para los hornos Priors Lee de la Lilleshall Company , [7] [8] luego otros 50 años hasta el cierre de la planta como motores de reserva, todavía en funcionamiento ocasional. [9]
El gran motor de soplado vertical ilustrado en la parte superior fue construido en la década de 1890 por EP Allis Co. de Milwaukee (que luego formaría parte de Allis-Chalmers ). El cilindro de vapor (inferior) tiene un diámetro de 42 pulgadas (1,1 m), el cilindro de aire (superior) de 84 pulgadas (2,1 m) y ambos tienen una carrera de 60 pulgadas (1,5 m).
El cilindro de vapor tiene un mecanismo de válvulas Reynolds-Corliss , accionado a través de un eje auxiliar con accionamiento cónico debajo, en ángulo recto con el cigüeñal. [10] Esto también significa que la placa de muñeca de Corliss está en ángulo recto con el volante, en lugar de paralela como es habitual. Edwin Reynolds fue el diseñador de la empresa Allis y en 1876 había desarrollado una versión mejorada del mecanismo de válvulas Corliss , con un engranaje de disparo mejorado capaz de trabajar a velocidades más altas. [11] Las válvulas de aire también son impulsadas por excéntricas de este mismo eje.
Al igual que en los motores de viga, la fuerza principal del pistón se transmite al cilindro de aire mediante una acción puramente recíproca y los volantes de inercia existen para suavizar la acción del motor. Para permitir el ajuste, la varilla del pistón de vapor solo llega hasta la cruceta . Por encima de esta hay varillas gemelas que van al pistón de aire. El eje del volante de inercia está montado debajo del pistón de vapor, y las bielas emparejadas se mueven hacia abajo y hacia atrás para convertirlo en un motor de biela de retorno .
A finales del siglo XIX, se desarrollaron motores de combustión interna a gas para quemar gases producidos en altos hornos, eliminando la necesidad de combustible para calderas de vapor y aumentando la eficiencia. Bethlehem Steel fue una de esas empresas que empleó esta tecnología. [12] Los enormes motores horizontales, generalmente de un solo cilindro, quemaban gas de alto horno . SA John Cockerill de Bélgica y Körting de Hannover fueron dos fabricantes conocidos de este tipo de motores.
Se están realizando algunos esfuerzos para restaurar algunos de estos motores. [13] Unas pocas empresas todavía fabrican e instalan motores de combustión interna de varios cilindros para quemar gases residuales. [14]
A medida que los altos hornos se reequipaban después de la Segunda Guerra Mundial , la fuente de energía preferida era el motor diésel o el motor eléctrico . Ambos tenían una salida rotativa, que funcionaba bien con los avances contemporáneos en ventiladores centrífugos capaces de manejar los enormes volúmenes de aire. Aunque el motor de soplado de vapor alternativo continuó donde ya estaba en uso, rara vez se instaló después de la guerra. Estas plantas más antiguas comenzaron a cerrar en la década de 1950 y su número se redujo drásticamente en todo Occidente durante la década de 1970. Los motores de soplado de este tipo son ahora raros.
En el museo al aire libre de Blists Hill , Ironbridge Gorge , se pueden ver ejemplos tanto de una máquina de soplado de vigas [4] [5] como de una máquina vertical [5] . Las máquinas de vigas "David & Sampson" están catalogadas como monumentos . [4]
Una máquina sopladora de vigas de 1817 de Boulton & Watt , anteriormente utilizada en la fundición Netherton de MW Grazebrook, ahora decora Dartmouth Circus, una isleta de tráfico al comienzo de la autopista A38(M) en Birmingham (ver imagen de arriba, ubicación: 52°29′33″N 1°53′17″O / 52.492537, -1.888189 ).
La tercera locomotora es muy atractiva, una locomotora de 6 columnas [una locomotora de viga con un bastidor horizontal elevado sobre columnas] de 30 H Power que funciona con un cilindro de soplado de 5 pies y 6 pies de carrera.
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