Lurrun-makina

Lurrun makinaren funtzionamendua. Ezkerreko gezi gorriak lurrun beroaren sarrera adierazten du eta eskuineko gezi urdinak zirkuitua igaro duen lurrunaren irteera adierazten du.

Lurrun-makina, energia mekanikoa lortzeko galdaren bidez berotutako uraren energia termikoa eraldatzen duen kanpo-errekuntzako motorra da. Ur lurrunaren erabilera duela 2000 urte baino lehenago asmatu zen, nahiz eta azken 300 urtetan izan duen garapen nagusia, energia eta mugimendua lortzeko. Hasieran meatzetan ura ateratzeko sistematan erabiltzen bazen ere, mugimendu birakaria lineal bihurtzeko sistemak asmatu zirenean makina ugari sortzea ahalbidetu zuen. Sistema hidraulikoen aldean, lurrun-makina edozein lekutan erabili daiteke, ez baitu ura mugimenduan egoterik eskatzen. Lurrun makina martxan jartzeko ura eta ikatza edo zura nahikoak dira. Hori dela eta, trenaren garapenerako funtsezkoa izan zen.

Funtsean, makinaren lan-zikloa bi fasetan banatzen da:

1. Hermetikoki itxita dagoen galdara batean ura irakiten da eta lurruna sortzen da. Modu honetan, zilindro baten barruan dagoen bolumenean espantsioa eragiten da, pistoi bat bultzatuz. Mugimendu hori lineala eta alternatiboa da baina biela-biradera mekanismo baten bitartez errotazio mugimendua lortzen da. Ibilbide-bukaerara heltzen denean, inertzi bolante baten energia zinetikoa erabiliz, enboloa hasierako posiziora itzultzen da eta ur-lurruna kanporatzen du.
3. Presiopeko lurruna, sarrera eta irteera balbula batzuen bidez kontrolatzen da. Balbulek lurrun-emariaren berritze-prozesua erregulatzen dute, hau da, zilindrora sartzen eta irteten den lurrun kopurua erregulatzen dute.

Gaur egun elektrizitatea sortzeko erabiltzen diren lurrunezko makina modernoak ez dira deskribatutakoaren modukoak. Pistoiak eragindako desplazamendu positiboa erabiltzen duten makinak beharrean, turbomakinak erabiltzen dira. Lurrun-turbina ere esaten zaie, etengabeko lurrun-fluxu batek turbina bat zeharkatzen baitu, honen ardatza biratuaraziz. Esate baterako, zentral elektrikoetan erabiltzen dira, munduko elektrizitatearen %80a sortzeko. Energia nuklearra, eguzki-energia zein erregai fosiletan oinarritutako zentral termikoetan aurki daitezke.

Bilakaera historikoa

Lurrun-trena.

Industria Iraultza lurrun-makinan oinarritzen da. Ingalaterran hasi zen XVIII. mendearen bukaeran, eta ia XIX. mendearen erdira arte, Mendebaldeko Europako herrialde nagusietan eta Estatu Batuetan garapen ekonomikoa era nabarmenean bizkortu zuen. 1890 eta 1930 urteen artean ikatzaren errekuntzan oinarritutako lurrun-makinen erabilera murriztuz joan zen, erregai gisa petroliotik eratorritako hidrokarburoak erabiltzen dituzten barne-errekuntzako motorrei bidea emanez.

Asko dira lurrun-makinaren asmakuntza data zehazten saiatu diren egileak baina asmakuntza hau izen bakar bati lotzeko saiakera alferrikakoa izan da. Izan ere, Alexandriako Heronen bildumarik James Watten makina sofistikatuetara, lurrun-makinaren garapen historikoan zehar izen asko azaltzen dira. Aplikazio praktikorik ez zuten oinarrizko gailuetatik hasita, industria eta garraioan txertatu zen motor unibertsalaren garapera lortzeko, egindako hobekuntzak ugariak izan dira, batik bat Ingalaterran eta Industri Iraultza hasi berriaren testuinguruan, XVII. eta XVIII. mendeetan.

Batez ere egindako asmakuntzengatik ezaguna den Jeronimo Aiantz Beaumont, militar, margolari, musikari, eta kosmografo nafarrak erregistratu zuen lurrun-makinaren lehen patentea 1606. urtean. Ez da aspaldi patente honen berri izan zela eta horregatik ez da ezaguna.

Hedapen-Makina

Newcomenen makinaren funtzionamenduaren animazioa.

Joseph Black-en laguntzarekin, bero sorra aurkitzera bultzatuko zuten ikerkuntzetan lanpetuta zebilela, Newcomen-en makina hobetzeko helburua hartu zuen James Watt-ek. Saiakuntzetan zehar, lurrina ura baino bero-erreserba askoz handiagoa zela ohartu zen. Ondorioztatu zuen Newcomen-en artisau-makinan sortzen ziren bero-galerak mugatu behar zirela erregai-kontsumoa txikitzeko, makina hauen eragozpen nagusia zena. Arazoa aztertzerakoan, hainbat fenomenoz jabetu zen: lurrina hozteko prozesuak hutsa nahikoa lortzeko makina mugitzeko, lurrunaren hondar-presioa eta zilindroak berak sortutako galerak. Bere ondorengo saiakuntzetan, benetako zientzia-lanetan murgilduta, zilindroa temperatura berdinean mantendu behar zela ondorioztatu zuen. Bere hitzen arabera, larunbat eder batean paseatzen ari zen bitartean, makinari buruz hausnartzen ari zela, ideia bat bururatu zitzaion: “lurruna gorputz elastikoa denez, hutsean hauspeatuko da. Beraz , zilindroa asetutako andel batekin elkartuta egongo balitz, bertan hauspeatuko litzateke kondentsatuz, zilindroa hoztu gabe”.

Hala ere, banatutako kondentsadorearen garapenak eta hobekuntzak behartsu utzi zuten Watt, eta 1765ean enplegua bilatu eta bere lana baztertu behar izan zuen. 1767an John Roebuck-ek bere saiakuntzak eta ustiapen komertziala finantzatzea onartu zuen, patentearen onuren bi herenen truke. 1768an Watt-ek modu egokian jarduten zuen eredu bat eraiki zuen, inperfektua, eta hurrengo urtean patente-eskaera aurkeztu zuten. Hainbat gorabehera ekonomiko ondoren, Roebuck bere zatiari uko ugin zion, Matthew Boulton-en onuran.Azkenean, Boulton-ek eta Watt-ek praktikara eraman zuten bere asmaketa eta baita beste hobekuntza batzuk ere.

1774an, lehenengo makina eraiki zen Kinneil-en, Boroughstoness-etik hurbil. Hemendik aurrera lurrun-makinaren historioa Boulton & Watt firmarena izango da, eta barneratutako hobekuntza gehienak Watt-ek asmatutakoak izango dira, hauen artean: Watt-en paralelogramoa, lurrin-hedapena, efektu bikoitzeko makina (non lurrunak pistoiaren bi aurpegietan eragiten duen), eta abar.

Hobekuntza teknologikoak

Lurrun-makinaren erabilpena orokortzeak, eraginkortasuna eta potentzia hobetzeko teknologiaren garapena bultzatu zuen, eta galdaren laguntzaz geroz eta presio handiagoak erabiltzea lortu zen. Hobekuntza esanguratsuenen artean efektu-bikoitza eta espantsio anizkoitza aipa daitezke.

Efektu-bikoitza

Efektu-bikoitzeko bi zilindro dituen LEGO bidez sortutako makina pedagogikoa.

Efektu-bakarreko makinetan, pistoiak motor baten moduan eragiten du alde batera egiten duen mugimenduan. Aldiz, hasierako posiziora itzultzeko egiten duen ibilbidean, pistoiak balazta moduan eragiten du, errotazio mugimendua frenatuz. James Wattek asmatutako efektu-bikoitzaren bidez, pistoiaren balazta portaera deuseztatzen da, potentzia irabazi nabarmena lortuz. Izan ere, joaneko mugimenduan bezala, itzulerakoan ere pistoriak motor moduan eragiten du.

Kasu honetan zilindroak bi espantsio ganbara ditu, pistoiaren bitartez bereiziak. Lurrunaren emariaren erregulazioa banagailu baten bitartez egiten da, ganbara bakoitzean lurrunaren sarrera edo irteera dagokion ibilbidean baimenduz.

Kanpo estekak

• Datuak: Q12760
• Multimedia: Steam engines / Q12760