Lurrun-makina

Ur-lurrunaren bero-energia energia mekaniko bihurtzen duen makina pistoiduna.
Lurrun makina» orritik birbideratua)

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[1] erabiltzen bazen ere, aurrera-atzerako mugimendu zuzena zirkularra bihurtzeko sistemak asmatu zirenean makina ugari sortzea ahalbidetu zuen. Euskal Herrian ere aurki daitezke makina hauen adibideak, hala nola Gasteizko Lascaray enpresan XX. mendearen erdialdera arte erabilitakoa[2] edo Makina Erremintaren Museoan aurki daitekeena[3].

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

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.
  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 %80a sortzeko. Energia nuklearra, eguzki-energia zein erregai fosiletan oinarritutako zentral termikoetan aurki daitezke.

Bilakaera historikoaAldatu

 
Lurrun-trena.

Industria Iraultza lurrun-makinaren sorreran oinarritzen da. Ingalaterran hasi zen XVIII. mendearen bukaeran[4], 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[5] James Watten makina sofistikatuetara, lurrun-makinaren garapen historikoan zehar izen asko azaltzen dira. Oinarrizko gailuetatik hasita industria eta garraioan txertatu zen motor unibertsalaren garapera lortzeraino, egindako hobekuntzak ugariak izan dira, batik bat Ingalaterran eta Industri Iraultza hasi berriaren testuinguruan, XVII. eta XVIII. mendeetan.

AurrekariakAldatu

 
Heron Alexandriakoaren eolipila.

Ur lurrunaren erabilerari buruzko lehendabiziko lanak aitzinaro 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[6]. Ez da aspaldi 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[7].

James Watten hedapen-makinaAldatu

 
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, lurruna ura baino bero-erreserba askoz handiagoa zela 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 den hutsa eragiteko erabiltzen zen lurruna hozteko prozesua, lurrunaren hondar-presioa eta zilindroak berak sortutako galerak. Burutu zituen hurrengo saiakuntzetan, egundoko zientzia-lana, zilindroa temperatura berdinean 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 enplegua bilatzeko bere ikerketa alde batera utzi behar izan zuen.

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[8]. Hainbat gorabehera ekonomikoren ondoren, Roebuckek negozioaren bere zatiari uko ugin zion, 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[9].

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-makinaAldatu

 
Trevithicken lokomotora (1804).

1797 eta 1799 urteen artean, Richard Trevithick mehatze ingeniariak presio altuko lurrun-makina asmatu zuen, kondentsadorea kendu 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, kargaturiko tren bat 14,4 kilometroko ibilbiden zehar eramatea lortu zuen [10].

Hobekuntza teknologikoakAldatu

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-bikoitzaAldatu

 
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 anizkoitzaAldatu

 
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.




ErreferentziakAldatu

  1. (Gaztelaniaz) «La máquina de vapor (1)» Cuaderno de Cultura Científica 2017-05-16 Noiz kontsultatua: 2021-03-02.
  2. (Gaztelaniaz) Joaquin. (2020-06-19). «Lurrun-makina eta Ruston galdara, Proctor & Co. Ltd. Ia 200 urte topera» AVPIOP Noiz kontsultatua: 2021-03-06.
  3. «Lurrun mákina. EMSIME» apps.euskadi.eus Noiz kontsultatua: 2021-03-06.
  4. «Industria-Iraultza (I) - hiru» www.hiru.eus Noiz kontsultatua: 2021-03-06.
  5. «Alexandriako Hero: bi mila urtedun lurrun makina eta “vending” makina | Liber Prodigiorum» www.argia.eus Noiz kontsultatua: 2021-03-06.
  6. García Tapia, Nicolás.. (2010). Un inventor navarro, Jerónimo de Ayanz y Beaumont (1553-1613). Universidad Pública de Navarra = Nafarroako Unibersitate Publikoa ISBN 978-84-9769-260-1. PMC 704512108. Noiz kontsultatua: 2021-03-06.
  7. (Frantsesez) «Invention de la machine à vapeur (1712)» www.histoire-pour-tous.fr Noiz kontsultatua: 2021-03-06.
  8. (Frantsesez) Universalis‎, Encyclopædia. «MACHINE À VAPEUR DE WATT-BOULTON» Encyclopædia Universalis Noiz kontsultatua: 2021-03-06.
  9. (Frantsesez) Larousse, Éditions. «machine à vapeur - LAROUSSE» www.larousse.fr Noiz kontsultatua: 2021-03-06.
  10. Lambert, Mark. (1982). Garraioaren historia. Txertoa ISBN 84-7148-089-1. PMC 850851252. Noiz kontsultatua: 2021-03-06.

Kanpo estekakAldatu