Lurrun-makina

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

Lurrun-makina, energia mekanikoa lortzeko galdaren bidez berotutako uraren energia termikoa eraldatzen duen kanpo-errekuntzako motorra da. Ur lurrunaren erabilera duela 2.000 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, makina ugari sortzea ahalbidetu zuen aurrera-atzerako mugimendu zuzen-zirkularra bihurtzeko sistemak asmatu zirenean. Euskal Herrian ere, makina hauen adibideak aurki daitezke, hala nola Gasteizko Lascaray enpresan XX. mendearen erdialdera arte erabilitakoa edo Makina Erremintaren Museoan aurki daitekeena.

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, funtsezkoa izan zen trenaren garapenerako.

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, inertzia-bolante baten energia zinetikoa erabiliz, enboloa hasierako posiziora itzultzen da, eta ur-lurruna kanporatzen du.
2. 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 kontrolatzen 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 % 80 sortzeko. Energia nuklearrean, eguzki-energian zein erregai fosiletan oinarritutako zentral termikoetan aurki daitezke.

Bilakaera historikoa

Lurrun-trena.

Industria Iraultza lurrun-makinaren sorreran 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, Heron Alexandriakoaren Spiritalia seu Pneumatica idazlanetik James Watten makina sofistikatuetara, lurrun-makinaren garapen historikoan zehar izen asko azaltzen dira. Oinarrizko gailuetatik hasita, industria eta garraioan txertatu zen motor unibertsalaren garapena lortzeraino; egindako hobekuntzak ugariak izan dira, batik bat Ingalaterran eta Industria Iraultza hasi berriaren testuinguruan, XVII. eta XVIII. mendeetan.

Aurrekariak

Heron Alexandriakoaren eolipila.

Ur lurrunaren erabilerari buruzko lehendabiziko lanak antzinaro garaikoak dira. Izan ere, I. mendean, Heron Alexandriakoak eolipila asmatu, eta eraiki zuen. Bere aplikazio praktikoa ezezaguna izanik eta potentzia mugatua zuenez jostailu bat izan zela kontsideratzen bada ere, erreakzio bidezko lehendabiziko lurrunezko motorra izan zen.

XVII. mendera arte, ur lurrunaren indarrari buruzko beste lanik ez da ezagutzen. 1606. urtean, batez ere egindako asmakuntzengatik ezaguna den Jeronimo Aiantz Beaumont, militar, margolari, musikari, eta kosmografo nafarrak erregistratu zuen lurrun-makinaren lehen patentea. Ez da denbora asko patente honen berri izan zela, eta horregatik ez da ezaguna.

1679. urtean berriz, Denis Papin fisikariak lurrunaren indar elastikoa deskubritu, eta balbula baten bidez itxitako lehendabiziko galdara (presio-eltze moduan erabilia) eraiki zuen. Pistoiaren ideia proposatu zuen, ordura arte pentsaezinak ziren potentzia mailak ahalbidetuko zituena gerora.

1698. urtean, Thomas Savery ingeniariak mehatze ustiapenera bideraturiko lurrun bidezko ponpa baten patentea erregistratu zuen. Ondoren, Thomas Newcomenekin batera, modeloa hobetu zuten, eta azken hau izan zen industria mailan ezaguna den lehendabiziko lurrun makina eraiki zuena, 1712. urtean.

James Watten hedapen-makina

Watt-en lurrun-makina, Espainiako Moneta eta Tinbre Fabrika Nazionala, Madrilgo Ingeniari Industrialen Goi Mailako Eskola Teknikoko atondoan ikusgai.

Newcomenen makinaren funtzionamenduaren animazioa.

Bero sorraren aurkikuntza eragingo zuten ikerkuntzetan lanpetuta zebilen Joseph Blacken laguntzarekin, James Wattek Newcomenen makina hobetzeko helburua hartu zuen. Saiakuntzetan zehar, lurrunak ura baino bero-erreserba askoz handiagoa zuela ohartu zen. Erregai-kontsumoa txikitzeko, Newcomenen artisau-makinaren eragozpen nagusia ziren bero-galerak mugatu behar zirela ondorioztatu zuen. Arazoa aztertzerakoan, hainbat galera iturri identifikatu zituen: makina mugitu ahal izateko behar zen hutsa eragiteko erabiltzen zen lurruna hozteko prozesua, lurrunaren hondar-presioa eta zilindroak berak sortutako galerak. Burutu zituen hurrengo saiakuntzetan (egundoko zientzia-lana), zilindroa temperatura berean mantendu behar zela ondorioztatu zuen.

Bere hitzetan, larunbat eder batean paseatzen ari zen bitartean makinari buruz hausnartzen ari zela, ideia bat bururatu zitzaion: «lurruna gorputz elastikoa denez, hutsean hauspeatuko da, eta, zilindroa asetutako andel batekin elkartuta egongo balitz, bertan hauspeatuko litzateke zilindroa hozteko beharrik gabe lurruna kondentsatuz». Hala ere, banatutako kondentsadorearen garapen eta hobekuntza lanek pobreziara eraman zuen Watt, eta, 1765. urtean, bere ikerketa alde batera utzi behar izan zuen enplegua bilatzeko.

1767. urtean, John Roebuckek bere saiakuntzak eta ustiapen komertziala finantzatzea onartu zuen patentearen onuren bi herenen truke. Inperfektua bazen ere, 1768. urtean, Wattek modu egokian lan egiten zuen eredu bat eraiki zuen, eta, hurrengo urtean, patente-eskaera aurkeztu zuten. Hainbat gorabehera ekonomikoren ondoren, Roebuckek uko ugin zion negozioaren bere zatiari, Matthew Boultonen onurarako. Azkenean, Boultonek eta Wattek eraman zuten asmakuntza praktikara, beste hobekuntza batzuekin batera. Newcomenen lurrun makinaren aldean, erregai kopurua % 75 inguru murriztea lortu zuten egindako hobekuntzen bitartez.

Lehenengo makina 1774. urtean eraiki zen Kinneilen, Boroughstonessetik hurbil. Ordutik aurrera, lurrun-makinaren historia Boulton & Watt firmarena izan zen, eta txertatutako hobekuntza gehienak Wattek asmatutakoak izan ziren. Besteak beste, Watten paralelogramoa, lurrunaren espantsio anizkoitza eta efektu bikoitzeko makina aipa daitezke.

Richard Trevithicken presio altuko lurrun-makina

Trevithicken lokomotora (1804).

1797. eta 1799. urteen artean, Richard Trevithick mehatze ingeniariak presio altuko lurrun-makina asmatu zuen kondentsadorea kenduz eta lurruna atmosferara isuriz. Modu horretan, makinaren potentzia handitzea lortu zuen, baina baita leherketa arriskua ere. Denborarekin, makina hauek konpaktuagoak eta sinpleagoak bilakatu ziren itsasontzietan, errotetan eta fabrika txikietan instalatzeko aukera eskainiz.

Hasiera batean, lurrunezko ibilgailuak garatu ziren, baina, makinaren pisua eta errepideen egoerak eraginda, arrakasta mugatua izan zuten. Lurrun bidezko lehendabiziko lokomotora 1803. urtean eraiki zuen Trevithickek. 1804. urtean, bere bigarren lokomotorak 14,4 kilometroko ibilbidean zehar eramatea lortu zuen kargaturiko tren bat.

Hasierako ahaleginak

Asmakizun haiek jostailu hutsak izan ote ziren eta erritualetan tenpluetan objektuak mugitzeko erabili zirela suposatu den arren, harrigarria da Heronen garaiez geroztik baporea helburu praktiko batekin erabili izanaren ebidentziarik aurkitu ez izana (nahiz eta baporearen boterearen ezagutza ez galdu Reimseko organoaren Malmesburyren deskribapenak erakusten duen moduan) depositu batean konprimitutako ur berotuak ihes egiten zuen aireak jotzen baitzuen 1120an.

Egiptoko zibilizazioaren erlikien artean, lurrun-makina baten lehen erregistroa Heron Alexandriakoaren Spiritalia seu Pneumatica izeneko eskuizkribuan aurkitzen dugu. Ez da ziurtasunez jakitzerik bertan deskribatutako gailua Heronen asmamen lana ote zen, berak baitio bere lanaren asmoa ez dela lehendik ezagutzen ziren makinak bildu eta berak asmatutakoak gehitzea baino. Testuan, ezerk ez du adierazten nor izan zitekeen deskribatutako gailuen sortzailea, eta susmoa da asko, benetan, Ktesibiosen lana izan zitekeela, zeinaren ikasle izan baitzen Heron.

Pneumaticaren 11. proposizioak aldare partzialki hutsa deskribatzen du, urez betea, zeinaren gainean irudi bat eta horren barruan uretan murgilduta bukatzen den hodi bat dagoen. Aldarean, sua piztuz barruko airea berotzen da ura hoditik bultzatuz, eta horrek irudian zehar isurtzen amaitzen du, azkenean sua itotzen duen libazioa simulatuz. 37. proposizioan apur bat harago doa, eta tenplu bateko ateak automatikoki ireki eta ixteko suak animatutako mekanismo bat deskribatzen du. Beste proposizio batzuetan, antzeko mekanismoak deskribatzen ditu, baita bi erreakzio-motor ere, bata aire berorako eta bestea lurrunerako, aldare bateko irudiak biratzeko.

1825ean, Simancas Artxiboko arduradunak 1695eko argitalpen bat aurkitu zuen, zeinak 1543an Blasco de Garay, Carlos I.aren erregealdian Espainiako itsas armadako ofiziala, lurrun-makin batek mugitutako paleta-gurpilak zituen itsasontzi bat gidatzen saiatu zela jakinarazi zuen, baina proiektua bertan behera gelditu zen Koroaren finantzaketa faltagatik. Saiakera lurrun-makina helburu praktiko batekin erabiltzen zen lehen aldia izango zen.

1601ean, Giovanni Battista della Portak suaren bidez ura igotzeko aparatu bat deskribatu zuen, Heronek deskribatutakoaren antzekoa baina likidoa eramateko lurruna erabiliz, eta, 1615ean Salomón Causekoak antzeko aparatua deskribatu zuen iturri bat funtzionatzeko. Baina dokumentu-froga dagoen lehen patentea Jeronimo Aiantz Beaumont nafartarrarena da; 1606an, Guadalcanalgo zilar meategiak husteko arrakastaz erabilitako lurrun-makina erregistratu zuen. Beste saiakera bat izan zen Giovanni Brancak Le Machine lanean islatu zuena, 1629an.

Saiakera horien guztien bereizmen komuna da ur-ontziaren ia hondoraino murgiltzen den tutua; horren bidez, gainazal askearen presioa handitzean, likidoa igo egiten da; horiek guztiak Galileo, Torricelli, Pascal eta Von Guerickeren presioa atmosferikoari buruzko ikerketa teorikoekin zuzenean loturiko lanak dira, eta horror vacuiren teoria alde batera utzi zuten mendearen erdialdean.

Lehenengo makina Edward Somersetek, Worcesterreko 2. markesak asmatu zuen 1663an, eta bere deskribapenetik ikus daiteke kontzeptualki oso antzekoa dela Caus iturriarenarekin, nahiz eta Somerseten makinaren maketa bat eraiki zen Vauxhall-eko (Londres ondoan) Rawlan gazteluan, 1665 inguruan, eraikinaren goiko solairuetara ura igotzeko. Idatzizko zehaztapen tekniko eta gazteluko ​​​​​​hormetan utzitako arrastoekin, Dircks-ek, Somerseten biografoak, Vauxhall-en eraikitako makina berreraiki ahal izan zuen.

Hala ere, Somersetek ezin izan zuen bere makinak ekoizteko eta saltzeko beharrezko kapitala erakarri eta pobrezian hil zen. Hori da, beharbada, Somerseten makinaren asmakizuna Thomas Saveryri egotzi izana, zeinak patentea lortu baitzuen 1698an. Hainbat egileren arabera, bere aurrekoaren lana ezagututa eta, dudarik gabe, Saveryk egindako proselitismoaren eraginez, ez zuen haren makina erakusteko aukerarik galdu. Bien artean, Samuel Morland, Ingalaterrako Karlos II.aren gorteko mekanikari maisua eta Vauxhall-eko bizilaguna aipatu behar da, hainbat makina eraiki eta patentatu zituena, Somerseten makinaren bertsio hobetuak barne; Huttonek iradoki zuen Saveryk, behar bada, Morlanden lanari buruz ezagutza handiagoa izan zezakeela Somerseten beraren buruzkoak baino.

Dena den, Saveryren makina oso modu mugatuan sartu zen ingeles meategietan, kontrolatu gabeko makinaren presioa handitzearen ondorioz lehertzeko arriskua zela eta. Desaguliersek kontatzen du makinaren izaera ezagutzen ez zuen langile batek, berak Denis Papinek urtebete lehenago asmatutako segurtasun-balbula bat gehitu ziona «... pisua balantzaren muturrean zintzilikatu zuen lurrun gehiago lortzeko eta azkarrago lan egiteko, eta, gainera, plantxa oso astun bat gehitu zuen ondorio larriekin; lurrunak ezin izan zuen halako kontrapisu bat altxatu, eta, galdararen barruan metatuz, leherketa handia eragin zuen gizakiak bizitza galduz». Behar bada, hori izan daiteke historian gordetzen den lurrun-makina batek eragin duen lehen laneko istripua.

Aurreko gailuek ez bezala, zeinetan lurrunak uraren gainazal librean jarduten duen hura bultzatzeko, Huygensek pistoi gailu bat diseinatu zuen 1680an; hartan, fluidoa leherketa batean sortzen den aire beroa da, hoztu eta uzkurtzean pistoia arrastatuz eta pisu bat altxatuz. Urte batzuk geroago, Papinek (1690) airea ur-lurrunarekin ordezkatu zuen, eta, are gehiago, geroagoko aldaketa batean (1695), eraginkortasun handiko labe eta lurrun-sorgailu bat diseinatu zuen, eta horrekin erregai-aurrezpen handia eta lau pistoi kolperaino minutuko lortu zuen. Jakin gabe, Papin lurrun-makina garatzetik oso gertu zegoen. Hala ere, 1705ean, Leibnizek Saveryren makinaren marrazkia bidali zion, eta, bi urte geroago, ura igotzeko makina mota berri bat diseinatu zuen, Saveryren aldaketa bat, eta Huygensen eredua alde batera utzi zuen.

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, pistoiak 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.

Espantsio anizkoitza

Espantsio hirukoitzeko motorraren animazio sinplifikatua.

XIX. mendean zehar, galdaren irteeran lortutako lurrunaren presio igoerak espantsio anizkoitzaren garapena ekarri zuen. Aldaera honetan, zilindro bat beharrean, geroz eta handiagoak diren zilindroak erabiltzen dira, errenkadan. Lurruna zilindro batetik bestera pasatzen da presioa galtzen duen heinean. Espantsio bikoitzeko makinak erabili ziren lehenik, eta, ondoren, espantsio hirukoitzekoak, hau da, hurrenez hurren bi eta hiru zilindro dituzten makinak. Presio altuko, ertaineko, eta baxuko zilindro deritze. Espantsio anizkoitzak lurrun-makinen errendimendua hobetzen du.

Aplikazioak

Lurrun-makina eta sorgailua, Crimmitschauer Maschinenfabrik-ek eraikia 1910-ean; 1986 arte, energia ematen zuen altzari-fabrika batean.

XVIII. mendearen hasieratik, lurrun-makinak erabilera ugaritarako erabiltzen dira. Hasieran, pistoi-ponpa gisa erabiltzen ziren, eta, 1780. urtean motor alternatiboak agertzen hasi zirenetik, lantegietan ere erabiltzen ziren. XIX. mendearen hasieran, lurrunaren garraioa, lehorrez eta itsasoz, gero eta presentzia handiagoarekin aplikatzen hasi zen garraiobideei.

Lurrun-makinak Industria Iraultzaren eragileak izan zirela esaten da; baliagarriak izan ziren fabriketan, errotetan, ponpaketa-estazioetan eta garraio-aplikazioetan makineria mugitzeko, hala nola lokomotorak, itsasontziak eta lurreko ibilgailuak. Nekazaritzan erabiltzeak laborantzarako lursaila handitzea ekarri zuen.

Potentzia oso baxuko makinak ere erabili ohi dira prototipoak edo modeloak elikatzeko; badira baita aplikazio anekdotiko batzuk ere, hala nola lurrun-erlojua.

Bero-iturriaren eta potentzia mekanikoaren transmisioaren artean fase desberdinak egoteak, oro har, oso zaila egin du barne-errekuntzako motorren erabilerarekin lortzen den potentzia-pisu erlazioa lortzea; adibidez, arraroak dira makina mota horren eremu aeronautikoko aplikazio kasuak. Antzeko gogoetek eragin dute lurrun-makinak pixkanaka ordezkatu izana barne-errekuntzako motorrek eta motor elektrikoek potentzia ertaineko eta baxuko aplikazioetarako; alor horietan, lurrun-makinen zaharkitzeak lurrun-teknologiaren irudi teknologikoa gutxitu du pixkanaka. Hala ere, garrantzitsua da gogoratzea sare elektrikoari hornitzen den potentziaren zati handi bat lurrun-turbinetako zentral elektrikoen bidez hornitzen dela, eta, beraz, teknologia horrek, oraindik, zeharka eragiten dio gaur egun hornitutako energia elektrikoaren menpeko industria globalari. Eraginkortasuna areagotzea eta kutsadura murriztea helburu duten kezka berriek eta erregaien menpekotasunak lurrunarekiko interesa berritzea eragin du, hainbesteraino, non teknologia horretan oinarritutako baterako sorkuntza irtenbideak eta lehen mailako zentral elektrikoak proposatzen ari diren. Mugimendu hori Modern Steam izenarekin ezagutzen da.

Lurrun-makinak erabiltzen diren aplikazioaren arabera sailka daitezke:

Aplikazio geldoak

Lurrun-makina geldoak bi mota nagusitan sailka daitezke:

• Maiz gelditzen diren eta norabide-biraketak dituzten motorrak: ijezketa-arrabolak, lurrun-mandoak, itsas motorrak eta antzeko aplikazioak.
• Potentzia ematen duten motorrak, gutxitan gelditzen direnak eta atzera egin behar ez dutenak. Horien barruan sartzen dira: zentral termikoetan erabiltzen diren motorrak eta ponpaketa-estazioetan, errotetan, fabriketan eta trenak eta tranbiak elikatzeko erabiltzen zirenak elektrizitatea hedatu aurretik.

Lurrun-mandoak, teknikoki, geldirik dauden motorrak dira, nahiz eta irristagailuetan muntatu eta garraiatu daitezkeen. Egur industriarako diseinatuta daude, eta leku bakoitzera autogarraiatu daitezke. Behin nahi den tokian dagoen zuhaitz bati kablez bermatu ondoren, makina lotzen den aingura-punturantz mugitzen da.

• Lurrun-mandoak belaontzi komertzialetan eta belaontzietan ere erabiltzen ziren dibidietak mugitzeko.

Motor eramangarria gurpiletan muntatutako geldirik dagoen motor bat da, zaldiz edo trakzio motor baten bidez garraiatu daitekeena leku bakoitzera, toki jakin batean finkatuta egon beharrean.

Logistika eta garraio aplikazioak

Lurrun-makinak kamioi-aplikazio ugari elikatzeko erabiltzen dira:

• Itsasokoa: Bapore-itsasontziak.
• Trenbidekoa: Bapore-lokomotora.
• Nekazaritza: Trakzio-motorra, lurrun-traktorea.
• Errepide garraioa: Lurrun-furgonetak, lurrun-autobusak, lurrun-trizikloak, lurrun-automobila.
• Eraikuntza: Lurrun zapalgailua, lurrun hondeamakina.
• Militarra: Lurrun tankea, lurrun katapulta.
• Espaziokoa: Lurrun suziria.

Aplikazio horietako batzuetan, barne-errekuntzako motorrak erabiltzen dira gaur egun, potentzia-pisu erlazio handia dutelako, mantentze-lan txikiagoa eskatzen dutelako eta espazio-eskakizunak direla eta.

Lurrun-makinen osagaiak

Lurrun-makinetan, oinarrizko bi osagai daude: galdara edo lurrun-sorgailua, eta lurrun-makina deitzen zaion unitate eragilea. Bi osagaiok unitate bakarrean integra daitezke, edo, elkarrengandik, urrun egon daitezke hainbat konfiguraziotan.

Beste osagai batzuk komunak dira konfigurazio askotan:

• Ponpak (klasikoak edo injektore modukoak) ura eramaten du galdarara martxan jartzeko.
• Kondentsadoreak ura birzirkulatzeko eta horrela lurruntze-bero ezkutua berreskuratzeko.
• Birberogailuak lurrunaren tenperatura bere lurrunaren saturazio puntutik gora igotzeko.
• Beste mekanismo batzuk errekuntza-ganberetako emaria handitzeko. Ikatza erabiltzen denean, kate edo helizearen bultzatze-mekanismoa sartzen da askotan, eragingailu batekin batera, erregaia hornikuntza-hodi batetik errekuntza-ganberara eramateko.

Bero iturria

Lurrun-makina bero-makina bat da. Lurrun bihurtutako uraren bitartez funtzionatzen du. Beraz, ura lurruntzen duen bero-hornidura behar du. Eremu beroari, teknikoki, iturri termal deitzen zaio.

• Erregai gisa ikatza duten lurrun-makina zaharretan, iturri beroa sutegiarekin edo sukaldearekin bat egiten du.
• Gauza bera gertatzen da beste erregai fosil edo berriztagarriekin.

Erregaiek airea behar dute beren errekuntzarako. Normalean, hura atmosferako airea da, baina oxigenoa edo erregai/oxidatzaile konbinazio egoki bat ere aurreikus daiteke, espazioko koheteetan bezala.

• Erreakzio kimiko exotermikoa erabil daiteke (Narciso Monturiolen Ictíneo II-ren kasuan antzera).
• Beste bero-iturri batzuekin (eguzkia, geotermia, nuklearra, motorren edo prozesu industrialen hondakin-beroa) bero-energiaren transferentzia bero-trukagailu batean gertatzen da.

Galdarak

Sutondoa eta galdara dituen lurrunezko lokomotora baten eskema.

Galdarak irakiteko ura daukaten presio-ontziak dira, urari beroa transferitzeko mekanismoren bat dutenak irakiten bukatzeko.

Beroa uretara transferitzeko, gehien erabiltzen diren bi metodoak hauek dira:

• Ur-hodien galdara: ura gas beroz inguratuta dagoen hodi batetik edo gehiagotik zeharkatzen da.
  • Ur-hodien galdararen aldaera flash boiler edo berehalako galdara da. Ponpa batek ura behar duen neurrian injektatzen du. Eta injektatutako ura azkar lurrun bihurtzen da.
• Erretzeko tutu-galdara: urak partzialki betetzen du andel bat, zeinaren barruan edo azpian konbustio-ganbera edo gas beroak igarotzen diren hodi erreak dituen su-kutxa edo tximinia bat dagoen.
  • Lurrunezko lokomotorak, normalean, erretzen diren hodi-galdarak dituzte.

Ura lurrun bihurtu ondoren, galdara batzuek gainberoa erabiltzen dute lurrunaren tenperatura are gehiago igotzeko. Horrek errendimendu handiagoa ahalbidetzen du.

Motorra bera

Motor-unitate batek presio eta tenperatura altuko lurrun-hornidura jasotzen du, eta presio eta tenperatura baxuagoko egoeran ateratzen du lurruna sarrerako eta irteerako energien aldea erabiliz, makinak lan mekaniko bihurtzeko dituen eraginkortasun-aukeren arabera.

Motor-unitate bati lurrun-motor deitzen zaio definizioz. Funtsean, pistoi mugikorrak dituzten zilindro bat edo gehiago dira. Lurrunak pistoien gainean eragiten du, errotazio-mugimendu bihurtzen den mugimendu alternatibo zuzen batean (biela-biradera sistema). aire konprimatuz edo beste edozein gasekin ere jardun dezakete.

Iturri hotza

Makina termiko guztiekin bezala, hondar-bero kopuru handia sortzen da tenperatura baxuetan, baina ezin da aprobetxatu. Iturri hotz sinpleena da lurruna ingurura botatzea, lurrun-lokomotorretan erabiltzen zen moduan, nahiz eta oso eraginkorra ez izan. Eraginkortasuna handitzeko, lurrunezko lokomotora-kondentsadore bat erabil daiteke.

Batzuetan, txandaka, hondar-beroa erabilgarria da, eta, horregatik, hobekuntzak lor daitezke instalazioaren efizientzia globalean. Adibidez, kogenerazioan, lurrunaren hondar-beroa erabiltzen da hiriko berokuntzarako, eraginkortasun handiagoa lortuz.

Kogenerazioa erabiltzen ez den kasuetan, lurrazaleko kondentsadoreak erabiltzen dira iturri hotz gisa beren zikloetarako. Kondentsadoreak ozeanoetako, ibaietako eta lakuetako urarekin edo hozteko ura lurruntzen duten hozte-dorrearen bidez hozten dira. Kondentsadorearen ondoriozko ur kondentsatuaren irteera ponpa batek itzultzen du ziklora, galdarara bideratuz.

Ur-ponpa

Lurrun-makina batek lurruna kontsumitzen du, hau da, galdarak uretatik sortu duen lurruna. Andel batetik galdararen barnealderantz ura ponpatzeko, presio atmosferikoko ponpa bat behar da, non lurruna laneko presioan dagoen. Lehen lurrun-makinek pistoizko ponpa konbentzionalak erabili zituzten, baina injektoreak praktikoagoak ziren.

• Injektorea Henri Giffard frantziarrak asmatu zuen 1858an, eta Sharp Stewart & Co. Glasgoweko enpresak patentatu zuen. Printzipio aktiboa injektorearen sarrerako presio-fluido bat zen.

• Lurrun-injektore baten lehen aplikazioa lurrun-galdaretan ura elikatzeko ponpa ordezkatzean zetzan, batez ere lurrun-tren-makinetan. Erabilitako injektore mota bi edo hiru tobera zituen gorputz bat zen. Lurrun aktiboa, izan ere, presioa presio atmosferikoaren azpitik murriztu eta abiadura handitzen zuen tobera batetik igarotzen zen. Elikatzeko ura (nahiko hotza) aurreko lurrunak xurgatzen zuen, eta zati koniko konbergente batean sartzen zen (nahasketa-gunea), eta, bertan, erabat nahasten zen xurgatutako urarekin, lurruna kondentsatuz. Nahasketa (ura egoera likidoan) zati koniko dibergente batera igarotzen zen (entregatzeko gunea), eta horrek sortaren abiadura atzeratzen zuen, eta haren presioa galdararena baino balio handiago batera igotzen zuen. Gainpresio horri esker, elikatzeko ura galdaran sartzen zen behar zen mailari eusteko.

Kontrola eta monitorizazioa

Segurtasun arrazoiengatik, lurrun-motor ia guztiek galdara monitorizatzeko mekanismoak dituzte, hala nola manometroak, presio-transduktoreak eta uraren maila egiaztatzeko maila gardenak.

Erreguladore zentrifugoa

Erregulagailu zentrifugo bat atzeraeragineko kate mekaniko baten sentsore bat da, abiadura angeluarraren funtzioa den parametro bat ematen duena. Parametro hori atzeraelikadura kontrolatzeko balbula negatibo baten gainean jarduten duen desplazamendu mekaniko bat izan daiteke. Balbula hori motor bati gehitzen zaio abiadura konstante mantentzeko.

Bi masa edo gehiago txandakatzen dira zuhaitz birakari baten inguruan. Indar zentrifugoaren ondorioz, masek errotazio-ardatzetik aldentzeko joera dute, baina, hori egitean, malgukien sistema baten edo grabitatearen indarraren aurka egiten dute sistema artikulatu baten bidez, W pendulu baten itxura hartuz.

Palanka sistema batek lepoko baten gaineko lerradura axial bihurtzen du masen mugimendu erradiala. Aldaketa-palanka batek kontrolatu nahi den mekanismoa transferitzen du, hala nola lurrun- edo erregai-balbula edo karga-hodi bateko ur-balbula.

Kanpo estekak

• Datuak: Q12760
• Multimedia: Steam engines / Q12760