Cómo funciona un motor de bombilla caliente

Un Petter (Yeovil made) motor de bombilla caliente en la cantera Laigh Dalmore en Stair, East Ayrshire, Escocia. Vea más fotos de motores. Foto cortesía de Roger Griffith

Cuando el vapor era el rey y los motores de gas y diesel aún estaban en su infancia, los motores de bulbo caliente estaban de moda. Podían quemar cualquier combustible líquido, podían funcionar sin encendido de batería, a veces durante días, y eran eficientes, simples y robustos. Para un agricultor, un pescador o un operador de aserradero, donde la solidez y la confiabilidad eran claves para la supervivencia, un motor de bombilla caliente lo tenía todo..

Pero no lo tenía todo. Funcionaba en un rango estrecho de rpm, alrededor de 50 a 300, y por lo tanto tenía un uso limitado. Era mejor como motor estacionario, aunque había tractores que usaban la tecnología para moverse, aunque lentamente. El motor era difícil de arrancar y difícil de seguir..

Sin embargo, a pesar de esos desafíos, los motores de bombilla caliente se siguieron utilizando durante la década de 1950 y hasta la década de 1960 en ciertas áreas rurales profundas. Hoy en día, los motores son un pilar para los coleccionistas serios y representan uno de los hitos históricos en la evolución de los motores de gas. La capacidad del motor para funcionar con varios combustibles puede incluso ayudar a los ingenieros a fabricar un motor moderno mejor para manejar una amplia gama de combustibles alternativos..

Siga leyendo para obtener más información sobre cómo funcionan los motores de bombilla caliente.

Contenido

1. Haciéndolo ir
2. Cuidado y alimentación de motores de bombillas calientes
3. Convertirse en parte de la historia

Los motores de bombilla caliente comparten los mismos componentes básicos que la gran mayoría de otros motores de combustión interna. La detonación, o combustión de gases, empuja un pistón alojado dentro de un cilindro. El pistón está conectado a un volante a través de un cigüeñal y una biela. Esto permite que el motor convierta la energía térmica (la combustión) en energía mecánica en el volante. Luego, el volante impulsa cualquier componente mecánico que esté conectado a él..

A diferencia de los motores de gasolina y diesel, la combustión en un motor de bulbo caliente tiene lugar en una cámara separada denominada "bulbo caliente" o "vaporizador". Esencialmente, la bombilla caliente se extiende horizontalmente desde la parte delantera del motor, generalmente más cerca del cilindro. La mayoría de los bulbos calientes parecían un hongo zurcido. La bombilla contiene una placa de metal, casi como un platillo de taza de té, que se calentaría junto con la bombilla..

Una boquilla de combustible, generalmente una pequeña válvula de orificio medida, goteaba combustible en el bulbo caliente. El combustible golpearía la placa de metal, se vaporizaría, se mezclaría con el aire y se encendería. Un estrecho pasaje conectaba la bombilla y el cilindro. Los gases en expansión dispararían por el pequeño pasaje y moverían el pistón en el cilindro..

Los motores de gas usan electricidad para encender una bujía y hacer girar el cigüeñal para que el motor funcione. Los motores de bombilla caliente no tienen este lujo. En un día templado, alrededor de 60 grados Fahrenheit (15,6 grados Celsius), la bombilla debe calentarse entre dos y cinco minutos, y hasta media hora en días fríos o en motores más grandes. Este calor inicial, desarrollado con un soplete en los primeros días y luego a través de bobinas y bujías, vaporiza la primera carga de combustible..

Un operador hizo girar el volante del motor, la parte más grande y pesada de todo el conjunto (que a menudo pesaba cientos de libras incluso en los motores pequeños), a mano hasta que el proceso de combustión estaba en marcha y el motor estaba en funcionamiento..

Una vez que el motor estuviera en funcionamiento, el calor de la combustión mantendría la bombilla lo suficientemente caliente como para seguir vaporizando el combustible, y el motor sería en gran medida autosuficiente. Sin embargo, si la carga en el motor se redujo, o si se usó en un ambiente muy frío, la bombilla necesitaría un calentamiento periódico o incluso constante. Si bien aparentemente son simples y confiables, los motores de bombilla caliente pueden ser temperamentales y tienen su parte justa de peculiaridades y desafíos. La siguiente página discutirá algunos de esos rasgos..

El primer motor de bombilla caliente

El inventor británico Herbert Akroyd Stuart estableció la idea del motor de bombilla caliente a fines del siglo XIX. Los primeros prototipos se construyeron en 1886. La idea fue adoptada por los fabricantes de motores ingleses Richard Hornsby & Sons. La producción de los motores comenzó en 1891 como "Hornsby Akroyd Patent Oil Engine. El motor Hornsby Akroyd era un modelo de cuatro tiempos. En los Estados Unidos, dos inmigrantes alemanes, Meitz y Weiss, comenzaron la producción de un bulbo caliente de dos tiempos con Joseph Día.

A principios del siglo XX, los motores habían alcanzado su pico de popularidad y eran producidos por cientos de fabricantes. Este fue también el momento en que la generación de electricidad estaba en auge y los motores se utilizaban para alimentar dínamos. Suecia era un gran usuario de los motores (principalmente para barcos de pesca), con más de 70 fabricantes, que finalmente se llevaron alrededor del 80 por ciento de la cuota de mercado en 1920..

Una de las mayores ventajas de los motores de bulbo caliente era su capacidad para utilizar cualquier tipo de combustible crudo. Básicamente, si el combustible pudiera fluir a través de una tubería y se quemara, entonces probablemente podría funcionar un motor de bulbo caliente..

Este aspecto de su naturaleza hizo que los motores fueran populares a lo largo de tramos aislados de oleoductos, que ofrecían un suministro rápido de combustible sin refinar. Las máquinas eran principalmente estacionarias, aunque había algunos tractores antiguos que usaban motores de bulbo caliente para la propulsión. Como fuente de energía estacionaria, las máquinas eran ideales para uso industrial, ya sea en un pequeño taller o en un pequeño aserradero, proporcionaban energía constante a un precio económico. Sin embargo, debido a su baja potencia de salida (un tractor agrícola necesitaba un motor de bombilla caliente de unos 20 litros para funcionar), los motores no se utilizaron en aplicaciones industriales más grandes, como alimentar un molino..

Preston Foster, curador de colecciones en el Coolspring Power Museum y especialista profesional en restauración de motores antiguos, dijo que los motores de bombilla caliente eran ideales para su época y lugar, pero tenían algunos inconvenientes..

Por ejemplo, los motores de bulbo caliente no funcionaban bien con combustibles más refinados, como gas o diesel. "Era principalmente queroseno y otros combustibles menos refinados", dijo Foster..

Los motores, especialmente los de dos tiempos, también eran propensos a funcionar al revés, a quedar abrumados por el combustible y casi sin control antes de que el gobernador pudiera alcanzarlos. Foster dijo que los componentes del motor se fabricaron en un momento en que la metalurgia y el mecanizado del motor eran relativamente rudimentarios, las piezas se podían romper fácilmente y era difícil encontrar reemplazos..

En los modelos de dos tiempos fabricados en Estados Unidos, el motor de vez en cuando extrae aceite del cárter para usarlo como combustible, privándose de lubricación..

Fueron estos inconvenientes, agravados por las mejoras en la metalurgia y el mecanizado, los que llevaron a la caída del motor de bulbo caliente..

Dar o fallar

La sincronización del encendido en los motores de bombilla caliente es un asunto de acertar o fallar, de ahí la necesidad de un volante pesado. El tiempo se estableció generalmente por la temperatura del motor y la carga..

Antes de 1910, se inyectaba combustible en el vaporizador al principio de la carrera de admisión. Esto resultó en que el inicio de la combustión no estuviera sincronizado con el ángulo del cigüeñal. Esto, a su vez, significaba que el motor solo funcionaría sin problemas a un conjunto de revoluciones o bajo un tipo de carga. Aumentar la carga o las revoluciones (los motores funcionan mejor entre 50 y 300 rpm) aumentaría la temperatura de la bombilla y disminuiría el tiempo de encendido. Esto dio lugar a preencendido y carreras fallidas. Muchos motores usaban un goteo de agua para enfriar el vaporizador y detener algunos de los peores preencendido.

Después de 1910, la tecnología del motor mejoró y comenzó a incorporar inyección de combustible presurizado, bombas y entrega precisa. La sincronización mejoró y los motores se volvieron más confiables y un poco más variables también..

Un motor de bombilla caliente de 2 cilindros y 70 caballos de fuerza construido por W.H. Allen & Sons en 1923. El motor se exhibe en el Internal Fire Museum of Power, Tangygroes, Gales, Reino Unido. Foto cortesía de J. Grover

A principios del siglo XX se resolvieron la mayoría de los problemas con el mecanizado de motores de gas y diesel potentes y eficientes. Los ingenieros también resolvieron los problemas asociados con el encendido por chispa, el encendido por compresión, la sincronización y el control de la velocidad y la potencia del motor. También hubo una creciente accesibilidad a combustibles más refinados y, por lo tanto, más eficientes. Todos estos factores llevaron a la muerte lenta de los motores de bombilla caliente..

Considere la potencia detrás de un motor de bombilla caliente. Aunque fueron construidos lo suficientemente grandes como para generar 60 caballos de fuerza, su relación de compresión se mantuvo pequeña, alrededor de 5 a 1. Incluso un motor diesel crudo podría generar una relación de compresión de aproximadamente 15 a 1. Esto significaba más potencia y más torque, todo en un tamaño más pequeño, paquete más conveniente.

Los motores de bombilla caliente se utilizaron en Escandinavia hasta la década de 1930 y todavía se ven, aunque raramente, en barcos de canal en Inglaterra. Sin embargo, en su mayor parte, los motores de bombilla caliente son ahora más curiosidades que herramientas útiles..

"Fue una gran fuente para su tiempo y lugar", dijo Foster, agregando que los motores de bombilla caliente simplemente no podían seguir el ritmo de los cambios en la tecnología. "Creo que se podría decir que fue el eslabón perdido entre los primeros motores y los motores modernos", dijo..

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Más enlaces geniales

• Foro de tractores antiguos
• Museo Coolspring Power
• La sociedad histórica del motor
• El club de motores estacionarios de Suecia

Fuentes

• Foster, Preston. Curador de colecciones, Coolspring Power Museum. Entrevista personal realizada el 2 de marzo de 2011.
• McArthur, Mike; "Restauración de Meitz y Weiss". Recolector agrícola. Enero / febrero de 1987. (28 de febrero de 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Mietz-and-Weiss-Restoration.aspx
• Seber, Harold. Fabricante de herramientas jubilado y restaurador de motores antiguos. Entrevista personal realizada el 3 de marzo de 2011.
• Taubeneck, Walter A. "Diesel y otros motores de combustión interna". Recolector agrícola. Septiembre / octubre de 1996. (28 de febrero de 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Diesel-and-Other-Internal-Combustion-Engines.aspx