Tomas Savery

Thomas Savery (c. 1650 - 15 de mayo de 1715) fue un inventor e ingeniero inglés. Inventó el primer dispositivo de vapor utilizado comercialmente, una bomba de vapor a la que a menudo se hace referencia como el "motor de ahorro". La bomba de vapor de Savery fue un método revolucionario para bombear agua, que resolvió el problema del drenaje de la mina e hizo practicable el suministro público generalizado de agua.

Carrera

Thomas Savery nació en la casa solariega de Shilstone, cerca de Modbury, Devon. Se convirtió en ingeniero militar, ascendiendo al rango de capitán en 1702, y pasaba su tiempo libre realizando experimentos en mecánica. En 1696 obtuvo una patente para una máquina para pulir vidrio o mármol y otra para "remar barcos con mayor facilidad y rapidez de lo que hasta ahora había hecho ninguna otra" que involucraba ruedas de paletas impulsadas por un cabrestante y que fue desestimado por el Almirantazgo luego de un informe negativo del Agrimensor de la Armada, Edmund Dummer.

Savery también trabajó para los Comisionados de Enfermos y Heridos, contratando el suministro de medicamentos a la Navy Stock Company, que estaba conectada con la Sociedad de Boticarios. Sus deberes en su nombre lo llevaron a Dartmouth, Devon, que es probablemente como entró en contacto con Thomas Newcomen.

Bomba de vapor

Bomba de fuego, Sistema de guarda, 1698

El 2 de julio de 1698, Savery patentó una bomba accionada por vapor, "un nuevo invento para elevar el agua y ocasionar el movimiento de todo tipo de trabajo de molino por la fuerza impulsora del fuego, que será de gran utilidad y ventaja para el drenaje de minas, para el suministro de agua a las ciudades y para el funcionamiento de toda clase de molinos donde no tienen el beneficio del agua ni de vientos constantes." Se lo denominó 'motor Savery', aunque técnicamente no es un motor. Se lo demostró a la Royal Society el 14 de junio de 1699. La patente no tenía ilustraciones ni descripción, pero en 1702 Savery describió la máquina en su libro The Miner's Friend; o An Engine to Raise Water by Fire, en el que afirmaba que podía bombear agua fuera de las minas.

Esquema de operación del motor Savery. El motor chupa agua con válvulas a y c cerrado, y válvulas b y d abierto. Empuja el agua con válvulas a y c abierta y válvulas b y d cerrado.

Savery's era una bomba sin pistón sin partes móviles excepto los grifos. Fue operado levantando primero vapor en la caldera; Luego, el vapor se admitió en uno de los primeros recipientes de trabajo, lo que le permitió salir a través de una tubería de bajada hacia el agua que se iba a elevar. Cuando el sistema estaba caliente y, por tanto, lleno de vapor, se cerraba el grifo entre la caldera y el recipiente de trabajo y, si era necesario, se enfriaba el exterior del recipiente. Esto hizo que el vapor en su interior se condensara, creando un vacío parcial, y la presión atmosférica empujaba el agua por el tubo de bajada hasta que el recipiente estaba lleno. En este punto, se cerró el grifo debajo del recipiente y se abrió el grifo entre este y el tubo ascendente y se admitió más vapor de la caldera. A medida que aumentaba la presión del vapor, forzaba el agua del recipiente a subir por la tubería hasta la parte superior de la mina.

El 1698 Motor de almacenamiento

Sin embargo, su bomba tenía cuatro problemas graves. En primer lugar, cada vez que se admitía agua en el recipiente de trabajo, gran parte del calor se desperdiciaba en calentar el agua que se bombeaba. En segundo lugar, la siguiente etapa del proceso requería vapor a alta presión para forzar el agua hacia arriba, y las uniones soldadas de la bomba apenas podían soportar el vapor a alta presión y necesitaban reparaciones frecuentes. En tercer lugar, aunque esta bomba usaba presión de vapor positiva para empujar el agua hacia arriba (sin límite teórico a la altura a la que una sola bomba de alta presión podía elevar el agua), las consideraciones prácticas y de seguridad significaban que, en la práctica, para limpiar el agua de una La mina profunda habría necesitado una serie de bombas de presión moderada desde el nivel inferior hasta la superficie. Cuarto, el agua fue empujada hacia la bomba solo por la presión atmosférica (trabajando contra un "vacío" de vapor condensado), por lo que la bomba no tenía que estar a más de 30 pies (9,1 m) sobre el nivel del agua. – requiriendo que sea instalado, operado y mantenido en las profundidades de las minas oscuras por todas partes.

Ley de Bomberos

La patente original de Savery de julio de 1698 otorgaba 14 años' proteccion; al año siguiente, 1699, se aprobó una ley del Parlamento que extendió su protección por 21 años más. Este acto "Alentando el invento de Thomas Savery para elevar el agua y relacionarlo con todo tipo de trabajo de molino" se conoció como la "Ley de Bomberos". La patente muy amplia de Savery cubría todas las bombas que elevaban agua por medio del fuego.

El arquitecto James Smith de Whitehill adquirió los derechos de uso de la bomba de Savery en Escocia. En 1699, llegó a un acuerdo con el inventor y en 1701 obtuvo una patente del Parlamento de Escocia, inspirada en la concesión de Savery en Inglaterra, y diseñada para funcionar durante el mismo período de tiempo. Smith describió la máquina como "un motor o invento para elevar el agua y ocasionar el movimiento del trabajo del molino por la fuerza del fuego", y afirmó haberla modificado para bombear desde una profundidad de 14 brazas, o 84 pies

En Inglaterra, la patente de Savery obligó a Thomas Newcomen a asociarse con él. Para 1712, los dos hombres habían hecho arreglos para desarrollar el diseño más avanzado de la máquina de vapor de Newcomen, que se comercializó bajo la patente de Savery, agregando tanques de agua y varillas de bomba para poder acceder a minas de agua más profundas. con fuerza de vapor. El motor de Newcomen funcionaba únicamente con la presión atmosférica, evitando así los peligros del vapor a alta presión, y utilizó el concepto de pistón inventado en 1690 por el francés Denis Papin para producir el primer motor de vapor capaz de sacar agua de las minas profundas.

Cuando Papin regresó a Londres en 1707, Isaac Newton, nuevo presidente de la Royal Society después de Robert Boyle, el amigo de Papin, le pidió que trabajara con Savery, quien trabajó durante cinco años con Papin, pero nunca dio ningún crédito ni ingresos al científico francés.

Después de su muerte en 1715, la patente de Savery y la Ley del Parlamento pasaron a manos de una empresa, Los propietarios de la invención para elevar el agua mediante el fuego. Esta compañía emitió licencias a otros para la construcción y operación de motores Newcomen, cobrando hasta 420 libras esterlinas por regalías de patente por año para la construcción de motores de vapor. En un caso, una mina de carbón pagó a los propietarios £ 200 por año y la mitad de sus ganancias netas "a cambio de sus servicios para mantener el motor en marcha".

La Ley de Bomberos no expiró hasta 1733, cuatro años después de la muerte de Newcomen.

Aplicación de la bomba de vapor

Un periódico de marzo de 1702 anunció que las bombas de Savery estaban listas para su uso y que podían verse los miércoles y sábados por la tarde en su casa de trabajo en Salisbury Court, Londres, frente al Old Playhouse.

Una de sus bombas se instaló en York Buildings en Londres. Según descripciones posteriores, esto producía vapor 'ocho o diez veces más fuerte que el aire común' (es decir, 8-10 atmósferas), pero abrió las uniones de la máquina, obligándolo a soldar las uniones con espelta.

Se construyó otro para controlar el suministro de agua en Hampton Court, mientras que otro en Campden House en Kensington funcionó durante 18 años.

Se probaron algunas bombas Savery en las minas, y se hizo un intento fallido de usar una para limpiar el agua de una piscina llamada Broad Waters en Wednesbury (entonces en Staffordshire) y minas de carbón cercanas. Este había sido cubierto por una repentina erupción de agua algunos años antes. Sin embargo, la bomba no se pudo 'llevar a responder'. La cantidad de vapor levantado fue tan grande como 'alquilar toda la máquina en pedazos'. La bomba de vapor se dejó de lado y el plan para elevar el agua se abandonó por impracticable. Esto puede haber sido alrededor de 1705.

Otra bomba fue propuesta en 1706 por George Sparrow en Newbold, cerca de Chesterfield, donde un terrateniente tenía dificultades para obtener el consentimiento de sus vecinos para extraer su carbón. No salió nada de esto, tal vez debido a la explosión de la bomba de Broad Waters. También es posible que se probara una bomba de vapor en Wheal Vor, una mina de cobre en Cornualles.

Comparación con la máquina de vapor Newcomen

La bomba de vapor Savery tenía un costo de capital mucho menor que la máquina de vapor Newcomen, con una bomba Savery de 2 a 4 caballos de fuerza que costaba entre 150 y 200 libras esterlinas. También estaba disponible en tamaños pequeños, hasta un caballo de fuerza. Las máquinas de vapor Newcomen eran más grandes y mucho más caras. El tamaño más grande se debió al hecho de que las máquinas de vapor de pistón se volvieron muy ineficientes en tamaños pequeños, al menos hasta alrededor de 1900, cuando los motores de pistón de 2 caballos de fuerza estaban disponibles. Las bombas de tipo Savery continuaron produciéndose hasta bien entrado el siglo XVIII.

Inspiración para trabajos posteriores

Varios sistemas de bombeo posteriores pueden basarse en la bomba de Savery. Por ejemplo, la bomba de vapor con pulsómetro de doble cámara fue un desarrollo exitoso de la misma.