Hola de nuevo:
Joaquin, Axel:
Veo que estáis entrando en el mundo proceloso de la teoría de las máquinas de vapor...Uff... ....Si nos metemos en termodinámica, lo tenemos muy mal. A pesar de que la he tenido que estudiar a fondo, creo que me perderia en cálculos que ya he olvidado (adiabáticas, isotérmicas, entalpías, Rankine, Moll- Monteti...Horrible.... . Trataré de resumir al máximo:
En primer lugar No hay que confundir el concepto de Redimiento, (cual? Térmico, mecánico, teórico? ) de la máquina, con la potencia que puede suministrar,. El Rto. térmico depende de las temperaturas, inicial y final en las que trabaja el ciclo termodinámico (ciclo de Carnot). También es la relación entre la energía suministrada y la producida. El rendimiento o eficiencia es siempre por definición inferior a 1, y cuanto más se aproxime a la unidad más eficiente será la máquina. Pueden existir máquinas con un redimiento muy pobre (locomotoras, maquinillas y cabrestantes, etc.) que tienen gran potencia y poco rendimiento (0,4) y vice versa. El rendimiento de las grandes maquinas tetracilindricas Compound de triple expansión de 30.000 HP no llegaba al 0,85 (Titanic, Olimpic, etc.)
La potencia teórica es el trabajo por unidad de tiempo y por lo tanto la fuerza por el espacio recorrido en un tiempo determinado. En electricidad serian voltios por amperios ( mas otros parámetros que omito) En la practica la potencia teórica y la real son diferentes (pérdidas por rozamientos, calor a la atmósfera etc )
La potencia de una máquina de vapor es función directa de las siguientes variables: Presión media efectiva de vapor de admision, presion de evacuación, atmosférica, Diametro y carrera del cilindro, Simple o doble efecto, Nº de cilindros y revoluciones por minuto, amén de otros. ,
Una fórmula sencilla para determinar la pot, teórica de una monocilindrica de simple efecto sería:
W=pi X D2 X Pm X C X N todo ello dividido por 18000
en la que:
W=Pot. en CV (1CV=736W)
pi=3,1416
D2= Diám del cilindro al cuadrado en m.
Pm= Presión media efectiva
C= Carrera del cilindro en m
N= revoluciones por minuto
Como se puede observar es un verdadero galimatias, que por otra parte en la práctica y en máquinas reales se determina teóricamenta en el diseño ( o mejor, se determinaba),y se comprobaba practicamente en bancos de prueba con frenos de Prony, y en los barcos en navegación con la ayuda de los indicadores de diagramas y mas recientemente con torsiómetros acoplados al eje dando la potencia real.
Por consiguiente, lo mejor olvidarse de todo ello y tomar nota de lo que se usa normalmente en el mundo del modelismo a vapor vivo, naturalmente considerando un estandard de construcción aceptable. De nada nos vale tener un motor eléctrico brushless de 400 W, si nos falla una fase, roza el estátor con el rotor o los rodamientos están agarrotados, el eje fricciona demasiado etc, etc.
Todo ello traducido en una máquina de vapor significa: Fugas por falta de estanqueidad en válvulas, distribuciones y vástagos. Perdidas de calor por falta de aislamiento, rozamientos excesivos en cojinetes, vástagos o desalineaciones en cabeza y pie de bielas, cojinetes de cigüeñal... Además, como se demuestra en la practica, poco vale una maquina perfectamente construida si nuestra planta de vapor no produce lo suficiente.
Por mi experiencia personal y habiendo participado en reuniones i eventos de modelismo naval a vapor puedo dar una guia de referencia en cuanto a motores de vapor para barcos que resumiria:
Barcos o lanchas de 1-1,2 m eslora y hasta 8 kg . de peso:Motor de vapor bicilindrico de doble efecto de hasta 10- 12 mm de diam.
Caldera cilindrica de 80 mm diám x 1120-150 mm largo, horizontal con hogar central de 40 mm y 6-8 tubos cruzados, Quemador de butano tipo soplete (Leroy Merlin o Lidel= 9,9 ¤) y depósito de 250 cc, Presión de trabajo : 4 bares
Con diámetros de piston de 16-18 mm tambien bicilíndricos y presión de 4 kg/cm2, podemos mover remolcadores de hasta 30 kg y 1.6 m de eslora, Naturalmente hay que dimensionar proporcionalmente la planta de vapor. Siempre es recomendable bicilíndricos, calados a 90º para garantizar el arranque en RC.
Los motores o mejor, máquinas de vapor a que me refiero son de tipo tronco con pistón vástago y cruceta para poder admitir presiones de 4 ó más kg/cm2. Los de tipo oscilante si bien son más simples de construcción, por estar acoplados mediante muelle al espejo de distribución, la presión de vapor tiende a separar estas superficies con la fuga consiguiente, que si queremos evitar, hay que aumentar la presión del muelle , produciendo más rozamiento y lo que ganamos por un lado, lo pèrdemos por el otro. De todas formas éstos se emplean en modelismo, aunque no sean mis preferidos.
Si tengo tiempo, y soy capaz de manejar esto de las fotos por internet puedo mostrar una lancha victoriana de 1m y 7 kg cuyo motor bicilíndrico de 9 mm de diámetro la mueve sobradamente. La autonomía es de más de 30 minutos a medio abertura de la valvula de cuello. También un remolcador de paletas de 1,40 m de eslora y 26 kg con una potencia y velocidad impresionantes ( Excesivas para su escala, Hay que cerrar al minimo la válvula.
La gran ventaja del vapor, al contrario que los motores de explosión y eléctricos es su alto y constante par motor (torque) en las primeras revoluciones o inicio del paso de vapor al cilindro, lo que permite hélices de gran diámetro y paso para trabajar a pocas rpm (P.ej, la lancha de vapor de 1 m lleva una helice de 70 X 70 mm; a 400 ó 500 vueltas ya corre demasiado)
La condición sine qua non es que los ajustes han de ser adecuados, las fugas mínimas, el aislamiento bueno y la máxima suavidad de funcionaminto. La prueba del algodón la realizo haciendo funcionar o girar la máquina succionando con la boca desde la evacuacion .
He construido tambien máquinas de tren a vapor vivo a carbon, (La "Mataró" en 5").Como referencia los diametros de los cilindros son de 1" (25,4mm) y 2 " de carrera, La superfície de la parrilla de carbon es de 98 cm2 (No llega a un decimetro cuadrado); trabajando a 6Kg es capaz de transportar, ademas del peso de máquina y ténder(72kg), mas el mío(87kg) y dos personas más) sin problemas y suavidad de funcionamiento sorprendentes.
Quedo a la disposición de cuantos quieran formular alguna pregunta o aclaración al respecto y.... perdón por el rollazo....
Xavier
