En cinemática , el varillaje de movimiento paralelo es un varillaje mecánico de seis barras inventado por el ingeniero escocés James Watt en 1784 para la máquina de vapor Watt de doble efecto . Permite que una varilla que se mueve prácticamente en línea recta hacia arriba y hacia abajo transmita movimiento a una viga que se mueve en un arco, sin ejercer una tensión lateral significativa sobre la varilla.
En motores anteriores construidos por Newcomen y Watt, el pistón tiraba de un extremo de la viga hacia abajo durante la carrera de potencia usando una cadena , y el peso de la bomba tiraba del otro extremo de la viga hacia abajo durante la carrera de recuperación usando una segunda cadena. las fuerzas alternas producen el movimiento de balanceo de la viga. En el nuevo motor de doble efecto de Watt, el pistón producía potencia tanto en la carrera ascendente como en la descendente, por lo que no se podía utilizar una cadena para transmitir la fuerza a la viga. Watt diseñó el movimiento paralelo para transmitir fuerza en ambas direcciones manteniendo el vástago del pistón muy cerca de la vertical. Lo llamó "movimiento paralelo" porque tanto el pistón como la varilla de la bomba debían moverse verticalmente, paralelos entre sí.
En una carta a su hijo en 1808 describiendo cómo llegó al diseño, James Watt escribió: "Estoy más orgulloso del movimiento paralelo que de cualquier otro invento que haya hecho". [1] El boceto que incluyó en realidad muestra lo que ahora se conoce como enlace de Watt , que era un enlace descrito en la patente de Watt de 1784, pero fue inmediatamente reemplazado por el movimiento paralelo. [2]
El movimiento paralelo se diferenciaba del varillaje de Watt por tener un varillaje de pantógrafo adicional incorporado en el diseño. Esto no afectó el principio fundamental pero permitió que la sala de máquinas fuera más pequeña porque el varillaje era más compacto. [2]
El pistón del motor Newcomen fue impulsado hacia abajo por la presión atmosférica. El dispositivo de Watt permitía utilizar vapor vivo para el trabajo directo en ambos lados del pistón, casi duplicando la potencia y también entregando la potencia de manera más uniforme a lo largo del ciclo, una ventaja al convertir el movimiento alternativo en movimiento giratorio (ya sea a través de una manivela). o mediante un sistema de engranajes solares y planetarios ).
Vea el diagrama de la derecha. A es el muñón ( cojinete) de la viga móvil KAC , que se balancea hacia arriba y hacia abajo alrededor de A. H es el pistón, que debe moverse verticalmente pero no horizontalmente. El corazón del diseño es el varillaje de cuatro barras formado por AB , BE y EG y el varillaje base es AG , ambas uniones en la estructura del motor. A medida que la viga se balancea, el punto F (que está dibujado para ayudar en esta explicación, pero no es un punto marcado en la máquina en sí) describe una figura alargada en forma de ocho (más precisamente, una lemniscata de Bernoulli ) en el aire. Dado que el movimiento de la viga móvil está limitado a un ángulo pequeño, F describe sólo una sección corta de la figura de ocho, que está bastante cerca de una línea recta vertical. La figura del ocho es simétrica siempre que los brazos AB y EG tengan la misma longitud, y es más recta cuando la relación entre BF y FE coincide con la de AB y EG . Si la longitud de la carrera (es decir, el recorrido máximo de F ) es S , entonces la sección recta es más larga cuando BE es alrededor de ⅔ S y AB es 1,5 S. [3]
Habría sido posible conectar F directamente al vástago del pistón (el diseño del "enlace de Watt"), pero esto habría hecho que la máquina tuviera una forma incómoda, con G muy lejos del extremo de la viga. Para evitar esto, Watt añadió el enlace de paralelogramo ▱BCDE para formar un pantógrafo . Esto garantiza que F siempre se encuentra en una línea recta entre A y D y, por lo tanto, que el movimiento de D es una versión ampliada del movimiento de F. Por tanto, D es el punto en el que está fijado el vástago del pistón DH . La adición del pantógrafo hizo que el mecanismo fuera más corto y, por lo tanto, el edificio que contiene el motor podría ser más pequeño.
Como ya se señaló, la trayectoria de F no es una línea recta perfecta, sino simplemente una aproximación. El diseño de Watt produjo una desviación de aproximadamente una parte en 4000 de una línea recta. Más tarde, en el siglo XIX, se inventaron los eslabonamientos rectilíneos perfectos, comenzando con el eslabonamiento Peaucellier-Lipkin de 1864.
