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Un motor portátil es un motor , ya sea de vapor o de combustión interna , [1] que permanece en un lugar mientras está en funcionamiento (proporcionando energía a la maquinaria), pero (a diferencia de un motor estacionario ) es portátil y, por lo tanto, se puede mover fácilmente de un lugar a otro. un sitio de trabajo a otro. Montado sobre ruedas o patines, se remolca hasta el lugar de trabajo o se desplaza hasta allí mediante autopropulsión.
Los motores portátiles fueron de uso común en los países industrializados desde principios del siglo XIX hasta principios del XX, durante una era en la que la transmisión de potencia mecánica estaba muy extendida. Antes de eso, la mayor parte de la generación y transmisión de energía se realizaba mediante animales , agua , viento o humanos ; después de eso, una combinación de electrificación (incluida la electrificación rural ) y vehículos y equipos modernos (como tractores , camiones , automóviles , generadores de motores y máquinas con motores incorporados) desplazó la mayor parte del uso de motores portátiles. Hoy en día, en los países en desarrollo , los motores portátiles todavía tienen algún uso (normalmente en forma de pequeños motores modernos montados a bordo), aunque las tecnologías mencionadas anteriormente limitan cada vez más su demanda también allí. En los países industrializados ya no se utilizan con fines comerciales, pero a menudo se pueden ver ejemplos conservados en las ferias de vapor manejando equipos apropiados con fines de demostración.
Los motores portátiles durante su apogeo generalmente eran remolcados a sus lugares de trabajo mediante caballos de tiro o bueyes o, en la última parte de esa época, mediante fuerza motriz, incluida la autopropulsión o el remolque mediante motores de tracción , tractores de vapor , otros tractores o camiones. Se utilizaban para impulsar maquinaria agrícola (como trilladoras ), maquinaria de molienda (como molinos , aserraderos y molinos de minerales), bombas y ventiladores (como en minas y pozos petroleros ) y ejes de líneas de fábrica (para máquinas herramienta , martillos eléctricos , prensas y otras máquinas).
Al igual que muchas otras áreas de la tecnología de vapor, el diseño inicial y el desarrollo de motores portátiles tuvo lugar en Inglaterra , y muchos otros países inicialmente importaron equipos fabricados en Gran Bretaña en lugar de desarrollar los suyos propios.
Las primeras máquinas de vapor eran demasiado grandes y caras para su uso en una granja promedio; sin embargo, la primera evidencia positiva del uso de energía de vapor para impulsar una máquina trilladora fue en 1799 en el norte de Yorkshire . [2] La siguiente aplicación registrada fue en 1812, cuando Richard Trevithick diseñó la primera máquina de vapor estacionaria 'semiportátil' para uso agrícola, conocida como "máquina de granero". [2] Este era un motor rotativo de alta presión con una caldera de Cornualles , para Sir Christopher Hawkins de Probus, Cornwall . Se utilizaba para conducir una máquina trilladora de maíz y su funcionamiento era mucho más económico que los caballos a los que reemplazaba. De hecho, tuvo tanto éxito que permaneció en uso durante casi 70 años y ha sido conservado en el Museo de Ciencias de Londres. [3] Aunque se denominaban "semiportátiles", ya que podían transportarse e instalarse sin ser desmantelados, estos motores eran esencialmente estacionarios. Se utilizaban para accionar maquinaria de granero como bombas y molinos de martillos, trituradoras de huesos, cortadores de paja y nabos, y tambores de trilla fijos y móviles.
No fue hasta aproximadamente 1839 que apareció el motor verdaderamente portátil, que permitió la aplicación de la energía del vapor más allá de los confines del corral. William Tuxford de Boston, Lincolnshire, inició la fabricación de un motor construido alrededor de una caldera estilo locomotora con tubos de humo horizontales. Un solo cilindro y el cigüeñal estaban montados en la parte superior de la caldera, y todo el conjunto estaba montado sobre cuatro ruedas: el par delantero era dirigible y estaba equipado con ejes para el transporte de caballos entre trabajos. Se montó un gran volante en el cigüeñal y se utilizó una resistente correa de cuero para transferir la transmisión al equipo que se estaba impulsando. [2]
Ransomes construyó uno de los primeros portátiles en 1841 y lo exhibió en la exposición de la Royal Agriculture Society ese año. Al año siguiente, Ransomes convirtió la máquina de vapor en conducción autónoma, dando así un paso intermedio hacia el motor de tracción .
Varios motores Tuxford se exhibieron en la exposición de la Royal Agriculture Society en Bristol en 1842, y pronto se unieron otros fabricantes, utilizando el diseño básico del motor Tuxford como patrón para la mayoría de los motores portátiles producidos a partir de entonces.
Los primeros fabricantes en el Reino Unido incluyeron:
Este último fabricante es especialmente digno de mención aquí. El primer portátil Clayton & Shuttleworth se construyó en 1845, un motor de dos cilindros. En 1852, la empresa ganó una medalla de oro por un motor portátil en la exposición de Gloucester de la Royal Agriculture Society y, a partir de entonces, el negocio se expandió rápidamente: establecieron una segunda fábrica, en Viena en 1857, para apuntar al mercado europeo, y en 1890 la empresa Había fabricado más de 26.000 motores portátiles, muchos de los cuales se exportaban a todo el mundo. [2]
En la década de 1850, John Fowler utilizó un motor portátil Clayton & Shuttleworth para impulsar aparatos en las primeras demostraciones públicas de la aplicación del transporte por cable al cultivo.
Paralelamente al desarrollo de los primeros motores portátiles, muchos ingenieros intentaron hacerlos autopropulsados: los precursores del motor de tracción . En la mayoría de los casos, esto se lograba colocando una rueda dentada en el extremo del cigüeñal y pasando una cadena desde allí hasta una rueda dentada más grande en el eje trasero. Estos experimentos tuvieron un éxito desigual.
Como señaló desde el principio Thomas Aveling (más tarde famoso por Aveling & Porter ), era absurdo utilizar cuatro caballos para arrastrar una máquina de vapor de un trabajo a otro, cuando la máquina poseía diez veces la fuerza de los caballos. [4] Por lo tanto, era inevitable que, una vez que los motores de tracción autopropulsados se volvieran lo suficientemente confiables, asumieran el papel de muchos motores portátiles, y esto de hecho comenzó a suceder a partir de finales de la década de 1860. En el Reino Unido, este desarrollo quizás se vio algo retrasado por varias leyes del parlamento que limitaban el uso de vehículos propulsados por vapor en las carreteras. [5] Los motores portátiles, tirados por caballos, enfrentaban muchas menos restricciones. [5]
Otros constructores fabricaron motores en todo el mundo. Los pequeños talleres mecánicos podrían ensamblar unidades con un motor pequeño y una caldera vertical y ponerlas sobre ruedas. En Norteamérica entraron en el mercado docenas de constructores: Case, Sawyer Massey y Gaar Scott, por ejemplo. Los constructores nativos construyeron motores en Francia, Italia, Suecia y Alemania.
Sin embargo, el motor portátil nunca fue sustituido completamente por el motor de tracción. En primer lugar, la máquina portátil, al no tener engranajes , era notablemente más barata y, en segundo lugar, numerosas aplicaciones se beneficiaban de una simple máquina de vapor que podía moverse, pero que no requería la complejidad adicional de una que podía moverse sola.
Se siguieron construyendo pequeñas cantidades de portátiles incluso después de que cesó la producción de motores de tracción. Robey and Company of Lincoln todavía ofrecía a la venta portátiles hasta la década de 1960. Los constructores ingleses produjeron alrededor de 100.000 máquinas de vapor portátiles en un período de cien años, tanto para uso interno como para exportación al extranjero.
Desde aproximadamente 1900 en adelante, la necesidad de una pequeña fuente barata de energía en las granjas fue asumida cada vez más por motores de combustión interna, como motores de acierto y, más tarde, versiones industriales estacionarias y portátiles de motores de automóviles y camiones, ya sea para uso de correa o integrado en motores-generadores .
Además de los trabajos de trilla, se utilizaban motores portátiles para accionar molinos de maíz, bombas centrífugas , trituradoras de piedras, dinamos , cortadoras de paja , empacadoras de heno y bancos de sierra . Incluso se utilizaron para generar electricidad para iluminar partidos de fútbol , siendo el primer caso en Bramall Lane , Sheffield en 1878. [6]
En general, el motor portátil se transporta al área de trabajo, a menudo un corral o campo, y se coloca una correa de transmisión larga entre el volante del motor y la rueda motriz del equipo que se va a accionar.
En varios casos, en lugar de ser remolcado de un sitio a otro, el motor portátil se instaló de forma semipermanente en un edificio como una máquina de vapor estacionaria , aunque no necesariamente se quitaron las ruedas. En esta configuración, generalmente se les llama motores semiportátiles .
Un uso más extremo ocurre cuando el motor se retira de la caldera y se reutiliza como motor estacionario. A menudo, la caldera también se reutiliza (sin sus ruedas) para proporcionar vapor. En 2007, todavía hay ejemplos de motores portátiles desmantelados que funcionan comercialmente en pequeños molinos de arroz en Birmania [7] (y, sin duda, también en otros lugares). Estos ejemplos son fáciles de identificar debido al asiento curvo, debajo del bloque de cilindros, que se utilizaba para montar el motor en la caldera.
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La disposición más común sigue el diseño original de Tuxford. Aunque esto se parece mucho al diseño común de un motor de tracción, el motor de un portátil suele estar al revés, con los cilindros en el extremo de la cámara de combustión y el cigüeñal en el extremo de la cámara de humo . Este diseño fue diseñado para colocar el regulador cerca de la cámara de combustión, lo que facilita al maquinista mantener el fuego y controlar la velocidad del motor desde un solo lugar. Una ventaja adicional es que el volante está separado de las ruedas traseras, por lo que estas últimas se pueden colocar en una vía más estrecha, lo que facilita la maniobra del motor a través de las puertas del campo.
Algunos fabricantes (por ejemplo, Fowler ) fabricaban sus motores portátiles con el mismo estilo que los motores de tracción, con el cilindro en el extremo de la caja de humo. Probablemente esto fue para reducir los costos de fabricación, ya que no hay ningún otro beneficio obvio de hacerlo. (Thomas Aveling se dio cuenta de que, para un motor de tracción, sería mejor colocar el volante al alcance del conductor en caso de que, por descuido, permitiera que la manivela se detuviera en el punto muerto superior [8] (donde no podía arrancar automáticamente) y la mayoría de los demás fabricantes de motores de tracción siguieron esta misma idea).
Suele ser una caldera pirotubular con un hogar tipo locomotora . Sin embargo, algunos diseños (por ejemplo, el Marshall "Britannia" (en la foto) [9] ) tienen cámaras de combustión circulares de tipo marino . Este último tipo también era conocido por los fabricantes británicos como calderas "coloniales", ya que estaban destinadas principalmente a la exportación a "las Colonias" y tenían una gran distancia al suelo para circular por caminos accidentados. [9]
El combustible suele ser carbón , pero el motor puede estar diseñado para utilizar madera , paja o bagazo (residuos de la caña de azúcar). Una cámara de combustión circular más larga es especialmente adecuada para quemar troncos en lugar de trozos de madera más cortos. [9] Las máquinas diseñadas para quemar leña podrán estar equipadas con parachispas .
La mayoría de los motores portátiles son monocilíndricos, pero también se construyeron motores de dos cilindros. La válvula de corredera suele ser accionada por una única excéntrica y no lleva ningún engranaje inversor . Por lo general, hay un regulador accionado por correa para mantener el motor funcionando a velocidad constante, incluso si la carga fluctúa.
El motor puede tener uno o dos volantes montados en el mismo cigüeñal. Cuando se proporcionan dos, se montan a cada lado del motor y pueden tener diferentes diámetros. Un volante más pequeño proporciona una velocidad más lenta para el trabajo en el campo (por ejemplo, picar piensos) que la necesaria para accionar una trilladora (por ejemplo).
El cigüeñal acciona una bomba de agua de alimentación de la caldera que extrae agua de un barril colocado junto al motor. Muchos motores tienen un calentador de agua de alimentación simple pero efectivo que funciona soplando una pequeña porción del vapor de escape al barril de agua. El barril también actúa como separador de aceite. El aceite del vapor de escape sube a la parte superior del barril y puede eliminarse.
Se proporciona una chimenea alta para asegurar un buen tiro para el fuego. Para permitir sortear obstáculos elevados, la chimenea tiene bisagras en su base y se pliega para su transporte y almacenamiento. Generalmente se proporciona un soporte con la forma adecuada hacia el extremo de la cámara de combustión para sostener la chimenea cuando está plegada.
La mayoría de los diseños están equipados con cuatro ruedas y sin suspensión de ningún tipo. Los primeros portátiles tenían ruedas de madera , pero a medida que los motores se volvieron más potentes (y más pesados), se instalaron ruedas de acero fabricadas.
Las ruedas "delanteras" suelen ser más pequeñas que las de atrás. Esto se debe a que están montados en el tren delantero giratorio , debajo de la cámara de humos, y las ruedas grandes podrían golpear la caldera cuando el motor girara en una esquina. Una ventaja adicional es que se puede instalar un volante de mayor diámetro , lo que proporciona una salida de potencia más estable.
Muchos motores portátiles aún sobreviven, ya que se construyeron en grandes cantidades y se enviaron a muchos rincones remotos de la Tierra. Se ha conservado un número sustancial de ellos, y muchos se han restaurado para que funcionen plenamente: su tamaño relativamente pequeño y su construcción más simple, en comparación con un motor de tracción , los convierte en una propuesta mucho más viable para la restauración por parte del entusiasta promedio. (Es decir, siempre que la caldera esté en condiciones razonables: las reparaciones de la caldera pueden ser muy costosas; las calderas de reemplazo lo son aún más).
Por lo general, es posible ver motores portátiles funcionando en mítines de motores de tracción y festivales de vapor. En la Great Dorset Steam Fair , por ejemplo, se pueden encontrar motores portátiles en las áreas de demostración correspondientes que accionan bancos de sierra, trilladoras, trituradoras de rocas y otros equipos contemporáneos.
Numerosos museos agrícolas e industriales incluyen motores portátiles en sus colecciones.
Lo que se cree que es el producto Marshall más antiguo que se conserva , no funciona. 415, un portátil de 2,5 nhp de 1866, puede verse en el Turon Technology Museum (Museo del Poder), en Nueva Gales del Sur . Este motor es también el portátil documentado más antiguo de Australia. [10]
