Un motor de combustión interna es un motor de vapor que utiliza petróleo como combustible. El término se aplica generalmente a un motor de locomotora o de barco que quema petróleo para calentar agua y producir el vapor que impulsa los pistones o turbinas , de los que se deriva la energía.
En la década de 1860 se patentaron diversas calderas de vapor experimentales alimentadas con aceite. La mayoría de las primeras patentes utilizaban vapor para rociar aceite atomizado en el horno de las calderas de vapor. Los intentos de quemar aceite desde una superficie libre no tuvieron éxito debido a las tasas de combustión inherentemente bajas de la superficie disponible. [2] [3]
El 21 de abril de 1868, el yate de vapor Henrietta realizó un viaje por el río Clyde impulsado por una caldera de aceite diseñada y patentada por un tal Donald de George Miller & Co. [2] [4] El diseño de Donald utilizaba un chorro de vapor seco para rociar aceite en un horno revestido con ladrillos ignífugos. Antes de la conversión del Henrietta al quemador de aceite, George Miller & Co había registrado haber utilizado aceite para alimentar sus fábricas en Glasgow durante un "tiempo considerable". [4]
A finales del siglo XIX se patentaron numerosos diseños de quemadores que utilizaban combinaciones de vapor, aire comprimido y bombas de inyección para rociar aceite en los hornos de las calderas. La mayoría de los primeros diseños de quemadores de aceite fracasaron comercialmente debido al alto costo del aceite (en relación con el carbón) más que a problemas técnicos con los quemadores en sí. [2]
A principios del siglo XX, las máquinas de vapor de petróleo de gran tamaño y las marinas generalmente utilizaban motores eléctricos o bombas de inyección accionadas por vapor. El petróleo se extraía de un tanque de almacenamiento a través de filtros de succión y de calentadores de petróleo que reducían la viscosidad. Luego, el petróleo se bombeaba a través de filtros de descarga antes de ingresar a los quemadores como una niebla arremolinada. El aire de combustión se introducía a través de frentes de horno especiales, que estaban equipados con compuertas para regular el suministro. Las máquinas de vapor de petróleo terrestres más pequeñas normalmente utilizaban chorros de vapor alimentados desde la caldera principal para impulsar el petróleo atomizado hacia las boquillas del quemador. [5]
En 1870, el SS Iran [3] o el SS Constantine [6] [7] (según la fuente) se convirtieron en los primeros barcos en convertirse a combustible para petróleo, ambos eran barcos mercantes a vapor con base en el Caspio . [3] [6]
Durante la década de 1870, la Armada Imperial Rusa convirtió los barcos de la flota del Caspio en buques que queman petróleo, comenzando con el Khivenets en 1874. [3]
En 1894, el petrolero SS Baku Standard se convirtió en el primer buque que quemaba petróleo en cruzar el océano Atlántico . En 1903, el buque de línea Red Star SS Kensington se convirtió en el primer transatlántico de pasajeros en realizar la travesía del Atlántico con calderas alimentadas con fueloil. [7]
El fueloil tiene una densidad energética mayor que el carbón y los barcos propulsados por fueloil no necesitaban fogoneros, sin embargo, el carbón siguió siendo la fuente de energía dominante para las calderas marinas durante todo el siglo XIX, principalmente debido al costo relativamente alto del fueloil. [3] El fueloil se utilizó en calderas marinas en mayor medida durante los primeros años del siglo XX. En 1939, aproximadamente la mitad de los barcos del mundo quemaban fueloil, de los cuales aproximadamente la mitad tenían motores de vapor y la otra mitad usaban motores diésel. [6]
Locomotoras de vapor
Los quemadores de fueloil diseñados por Thomas Urquhart se instalaron en las locomotoras del ferrocarril Gryazi - Tsaritsyn en el sur de Rusia . [2] Thomas Urquhart, que trabajaba como superintendente de locomotoras en la compañía ferroviaria Gryazi-Tsaritsyn, comenzó sus experimentos en 1874. En 1885, todas las locomotoras del ferrocarril Gryazi-Tsaritsyn habían sido convertidas para funcionar con fueloil. [8]
En Gran Bretaña , un pionero de las locomotoras de ferrocarril que quemaban petróleo fue James Holden , [9] [2] del Great Eastern Railway . En el sistema de James Holden, el vapor se generaba quemando carbón antes de que se activara el combustible de petróleo. [10] La primera locomotora de petróleo de Holden , Petrolea, fue una clase T19 2-4-0 . Construida en 1893, Petrolea quemaba petróleo usado que el ferrocarril había estado descargando previamente en el río Lea . [11] Debido al costo relativamente bajo del carbón, el petróleo rara vez se usaba en los trenes fluviales de Gran Bretaña y en la mayoría de los casos solo cuando había escasez de carbón. [12]
En los Estados Unidos , la primera locomotora de vapor que quemaba petróleo estaba en servicio en el ferrocarril Southern Pacific en 1900. [13] Para 1915 había 4.259 locomotoras de vapor que quemaban petróleo en los Estados Unidos, lo que representaba el 6,5% de todas las locomotoras en servicio en ese momento. [13] La mayoría de los quemadores de petróleo operaban en áreas al oeste del Mississippi donde el petróleo era abundante. [13] El uso estadounidense de locomotoras de vapor que quemaban petróleo alcanzó su punto máximo en 1945 cuando fueron responsables de alrededor del 20% de todo el combustible consumido (medido por contenido de energía) durante las operaciones de transporte de mercancías por ferrocarril . [14] Después de la Segunda Guerra Mundial, las locomotoras de vapor que quemaban petróleo y carbón fueron reemplazadas por motores diésel más eficientes y habían sido casi completamente fuera de servicio en 1960. [14]
Los primeros barcos de vapor propulsados por petróleo más destacados
NZR clase KA : convertida a partir de carbón entre 1947 y 1953
América del norte
(El símbolo '*' indica que la locomotora fue convertida o está siendo convertida de una locomotora que quema carbón a una que quema petróleo, ya sea en un servicio comercial o en un servicio de excursión)
^ Spinelli, Mike (25 de mayo de 2006). "Diesel en la gama: el buque insignia de Land Rover llegará con motor de combustión interna". Jalopnik . Consultado el 8 de septiembre de 2017 .
^ abcdef Bertin, LE; Robertson, Leslie S (1906). "Capítulo 5 - Combustible líquido". Calderas marinas . D Van Nostrand Company, Nueva York. págs. 121–170.
^ abcdef Henry, James Dodds (marzo de 1908). "Capítulo 1 - El crecimiento de una gran industria". El combustible de petróleo y el imperio . Bradbury Agnew & Co, Londres. págs. 29-53.
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^ Baillie, AF (diciembre de 1925). "La aplicación comercial del fueloil". The Shipbuilder-The Journal of the Shipbuilding, Marine Engineering and Allied Industries . 33 (enero-diciembre de 1926). Institution of Engineers and Shipbuilders in Scotland: 264–265.
^ abc Winkler, Matthew (2003). "Introducción a los combustibles marinos derivados del petróleo". Manual de combustibles y lubricantes . ASTM International . pág. 145.
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^ ab Iden, Michael (25 de octubre de 2017). Eficiencia de combustible en el transporte ferroviario de mercancías en EE. UU. 1920-2015 y más allá (PDF) . 19.ª Conferencia sobre medio ambiente ferroviario. Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Archivado desde el original (PDF) el 24 de febrero de 2006. Consultado el 18 de agosto de 2022 .
^ https://www.railadvent.co.uk/2023/09/dame-vera-lynn-steam-locomotive-wont-burn-coal-when-it-returns-to-service.html 3672 No quema carbón cuando vuelve al servicio
^ 4965 Confirmado que se convertirá en aceite Número 555 de Steam Railway , marzo de 2024, página 22
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