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Pistón de fuego

Demostración de un pistón de fuego Un pistón de fuego , a veces llamado jeringa de fuego o iniciador de fuego de varilla de golpe , es un dispositivo de origen antiguo del sudes...

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Un trozo de algodón desprendido se enciende mediante la compresión repentina de un pistón de fuego.
Demostración de un pistón de fuego

Un pistón de fuego , a veces llamado jeringa de fuego o iniciador de fuego de varilla de golpe , es un dispositivo de origen antiguo del sudeste asiático que se utiliza para encender fuego. En malayo se llama "gobek api". Utiliza el principio del calentamiento de un gas (en este caso aire) por compresión rápida y adiabática para encender un trozo de yesca , que luego se utiliza para encender la leña. [1]

Descripción y uso

Pistón de fuego moderno fabricado con tubo de PVC de 1/2", espiga de madera y junta tórica de goma

Un pistón de fuego consiste en un cilindro hueco sellado en un extremo y abierto en el otro. Los tamaños varían en longitud desde 3 a 6 pulgadas (7,5 a 15 cm) con un orificio de aproximadamente 0,25 pulgadas (6-7 mm) de diámetro, hasta 10 a 14 pulgadas (25 a 35 cm) con un orificio de aproximadamente 0,5 pulgadas (14 mm) de diámetro. Un pistón con un sello circular hermético se ajusta en el cilindro. Una empaquetadura de cuerda lubricada con agua o una junta de goma lubricada con grasa se utiliza para crear un sello hermético pero resbaladizo. En el extremo del pistón se hace una pequeña cavidad, donde se puede insertar yesca sin que se aplaste durante las operaciones posteriores. El pistón se puede retirar completamente del cilindro para instalar o quitar la yesca.

El pistón (o cilindro) tiene un mango en el extremo para poder sujetarlo con firmeza, o una superficie lo suficientemente grande como para golpearlo con fuerza sin causar dolor, mientras el cilindro (o pistón) se apoya o se golpea contra una superficie dura. La compresión del aire cuando el pistón se introduce rápidamente en el cilindro hace que la temperatura interior aumente bruscamente a más de 400 °F (260 °C), la temperatura de autoignición de la yesca. Esta temperatura es lo suficientemente alta como para que la yesca en la cara del pistón se encienda con un destello visible que se puede ver, si el cilindro está hecho de material translúcido o transparente. Luego, el pistón se retira rápidamente, antes de que la yesca ahora encendida agote el oxígeno disponible dentro del cilindro. Luego, la yesca que arde sin llama se puede quitar de la cara del pistón y transferirla a un nido más grande de material de yesca. Luego, la brasa se aviva o se sopla con fuerza para crear una llama, momento en el que se pueden agregar varias etapas de leña mayor hasta formar un fuego a gran escala.

Las versiones antiguas y modernas de los pistones de fuego se han fabricado con madera , cuernos de animales , astas , bambú o metal. Hoy en día, los pistones de fuego se construyen comúnmente con madera, metal o plástico. Se han puesto a disposición diseños para hacer uno mismo utilizando tacos de madera, tubos de PVC y cobre y juntas tóricas de goma, para construir versiones que cuestan menos de 2 dólares cada una. [ cita requerida ]

Principio de funcionamiento

Una jeringa de fuego cilíndrica de vidrio del siglo XIX con un pistón de metal al que se fija la yesca.

La compresión rápida de un gas aumenta su presión y su temperatura al mismo tiempo. Si esta compresión se realiza demasiado lentamente, el calor se disipará hacia los alrededores a medida que el gas vuelve al equilibrio térmico con ellos. Si la compresión se realiza lo suficientemente rápido, entonces no hay tiempo para que se alcance el equilibrio térmico. La temperatura absoluta del gas puede volverse repentinamente mucho más alta que la de sus alrededores, aumentando desde la temperatura ambiente original del gas hasta una temperatura lo suficientemente alta como para encender la yesca. El aire en el cilindro actúa como fuente de calor y como oxidante para el combustible de la yesca.

El mismo principio se utiliza en el motor diésel para encender el combustible en el cilindro, eliminando la necesidad de una bujía como la que se utiliza en el motor de gasolina . El principio de funcionamiento es más cercano al motor de bulbo caliente , un antecedente temprano del diésel, ya que el combustible (yesca) se comprime con el gas, mientras que en un diésel el combustible se inyecta cuando el gas ya está comprimido y a alta temperatura.

Los pistones de fuego tienen una relación de compresión de aproximadamente 25 a 1. Esto se compara con aproximadamente 20:1 para un motor diésel moderno, y entre 7:1 y 11,5:1 para un motor de gasolina. El pistón de fuego se hace deliberadamente estrecho para que la fuerza humana sin ayuda pueda ejercer suficiente fuerza para comprimir el aire en el cilindro hasta su máxima extensión. Para lograr una alta relación de compresión, el volumen comprimido final de la yesca y el aire debe ser pequeño en relación con la longitud del tubo del pistón. Estos dos factores juntos significan que solo una pequeña cantidad de yesca puede ser encendida por un pistón de fuego, pero esto puede ser suficiente para encender otra yesca y, a su vez, para encender un fuego más grande.

Las yescas que se encienden a muy baja temperatura funcionan mejor. Los materiales fácilmente combustibles, como la tela carbonizada o el amadou, funcionan bien como yesca y también pueden contener una brasa. Por el contrario, las fibras de algodón se encienden a 235 °C (455 °F) y destellan intensamente, pero no retienen una brasa. El destello brillante de la luz a veces es suficiente para fines de demostración, pero no iniciará un fuego persistente.

La construcción de una bomba manual, como una bomba de bicicleta común , es muy similar, excepto que la bomba también tiene válvulas y una manguera para suministrar aire comprimido como salida. En el caso de la bomba, el calentamiento del aire comprimido es un efecto secundario no deseado. Tanto en las bombas de pistón como en las de fuego, el mecanismo y los lubricantes deben elegirse para resistir altas temperaturas y presiones máximas.

Historia

Sudeste asiático y Madagascar

Pistones de fuego de Tailandia  (1,2); Filipinas  (3,4); y Java, Indonesia  (5) [2]

Los pistones de fuego fueron inventados por los habitantes del sudeste asiático (probablemente los pueblos austronesios ). Su uso se concentró principalmente en las regiones austronesias , particularmente en la península malaya , Filipinas , Borneo , Sumatra , Java , algunas de las islas al este de Java, incluida Flores , y en Madagascar . También se encuentran en Birmania , Tailandia y Laos en el sudeste asiático continental , así como en partes de Yunnan y en Japón . [3] [4] [5] [6]

Réplica moderna de un pistón de fuego hecho de cocobolo

Los pistones de fuego del sudeste asiático se construían de diversas formas: de bambú, madera, metal, marfil, hueso y cuerno. El tubo principal medía normalmente unos 8,3 cm de largo y 1,3 cm de diámetro, con un diámetro interior de unos 0,95 cm. [7] El extremo del tubo solía ensancharse en una pequeña cavidad que se utilizaba para guardar la yesca. [2] La yesca que se utilizaba se obtenía normalmente de las bases de las hojas de las palmeras y las vides de ratán y se solía almacenar en un yesquero que se llevaba junto con el pistón. Se dice que se conocían como lek phai tok en tailandés y gobek api en malayo (que literalmente significa " mortero de fuego" ). [8]

Se desconoce la antigüedad del pistón de fuego en el sudeste asiático, pero sin duda es anterior a la colonización austronesia de Madagascar (hacia el año 100-500 d. C.). Fue una de las primeras pruebas definitivas que vinculaban a Madagascar con un origen en el sudeste asiático. [6]

Los principios que rigen los pistones de fuego también se utilizaron para construir fuelles de pistón del sudeste asiático con bambú. Estos fuelles de pistón podían bombear suficiente aire a un horno para producir temperaturas lo suficientemente altas como para fundir el metal, lo que condujo al desarrollo independiente de la metalurgia sofisticada del bronce y el hierro en el sudeste asiático a partir de alrededor de 1500 a. C., en particular en el desarrollo de gongs de bronce (por ejemplo, de la cultura Dong Son ) que luego se exportaron en las antiguas redes comerciales marítimas del sudeste asiático. [6] [9] Estos fuelles de pistón llegaron hasta Madagascar antes del contacto europeo. [10] La tecnología de fuelles de pistón de bambú también fue adoptada tempranamente por los chinos, reemplazando por completo la tecnología de fuelles de cuero autóctonos chinos. [6] [11]

Si los pistones de fuego europeos fueron influenciados por los pistones de fuego del sudeste asiático fue un tema de debate. Pero Balfour (1908) y Fox (1969) han demostrado convincentemente que los pistones de fuego europeos fueron descubiertos independientemente a través de pistolas de aire. Fox, sin embargo, intenta argumentar que los pistones de fuego del sudeste asiático fueron introducidos desde Europa, pero esto es rechazado por otros académicos como poco convincente. La presencia de tecnología derivada de pistones y fuelles y la existencia de pistones de fuego incluso en culturas aisladas y ampliamente separadas, como los kachin del norte de Birmania y los igorot de las tierras altas de Luzón , hacen que se sepa definitivamente que los pistones de fuego del sudeste asiático existieron mucho antes de las versiones europeas. [4] [10]

A pesar de la invención independiente de los pistones de fuego europeos, fueron los pistones de fuego del sudeste asiático los que inspiraron a Rudolf Diesel en su creación del motor diésel alrededor de 1892, no las versiones europeas (que habían sido reemplazadas en gran medida por cerillas a fines del siglo XIX). Diesel fue alumno del inventor Carl von Linde . Adquirió la idea del motor de combustión interna después de presenciar a Linde encender un cigarrillo con un pistón de fuego. Este pistón de fuego fue adquirido por Linde del sudeste asiático durante una conferencia en Penang . [5] [12] [13]

Europa

El primer pistón de fuego documentado conocido en Occidente fue fabricado en 1745 por el abad Agostino Ruffo de Verona, Italia, que estaba construyendo un par de pistolas de aire comprimido para el rey de Portugal, Juan V. Mientras Ruffo probaba la bomba de aire de una pistola para detectar fugas tapando su salida con un trozo de madera, se dio cuenta de que, después de haber presurizado la bomba, la madera se había quemado. Posteriormente, descubrió que la bomba encendía yesca. Ruffo construyó un aparato para estudiar el fenómeno más a fondo, [14] pero su invento no se popularizó.

Se tiene constancia de que el primer pistón de fuego hizo su debut más amplio ante los científicos en 1802, [15] y fue patentado en 1807 simultáneamente tanto en Inglaterra como en Francia. [16] Los pistones de fuego, o "jeringas de fuego" como se los llamaba entonces, disfrutaron de un breve período de popularidad en algunas partes de Europa a principios del siglo XIX, hasta que fueron reemplazados por la cerilla de fricción inventada en 1826. [17]

En los EE. UU., se han publicado descripciones durante muchos años. [18] [19] [20]

Véase también

Citas

  1. ^ Manansala, Paul K. (24 de marzo de 2006). "Metalurgia, Sudeste Asiático (Glosario) Fuelles de pistón" . Consultado el 28 de mayo de 2007 .
  2. ^ ab Hough, Walter (1926). El fuego como agente de la cultura humana. Instituto Smithsoniano, Museo Nacional de los Estados Unidos. págs. 109-110. ISBN 9780598370822.
  3. ^ Hough, Walter. 1928. Aparatos para hacer fuego en el Museo Nacional de los Estados Unidos. Actas del Museo Nacional de los Estados Unidos 73(2735):1–72.
  4. ^ ab Balfour, Henry. 1908. El pistón de fuego. Informe anual de la Junta de Regentes del Instituto Smithsoniano, que muestra las operaciones, los gastos y la condición de la institución durante el año que finalizó el 30 de junio de 1907 , 565–593. Washington, DC: Oficina de Imprenta del Gobierno.
  5. ^ ab Ogata, Masanori; Shimotsuma, Yorikazu (20-21 de octubre de 2002). "El origen del motor diésel está en los pistones de fuego de los pueblos montañosos que vivían en el sudeste asiático". Primera Conferencia Internacional sobre Transferencia de Tecnología y Negocios . Sociedad Japonesa de Ingenieros Mecánicos. Archivado desde el original el 23 de mayo de 2007. Consultado el 28 de mayo de 2007 .
  6. ^ abcd Needham, Joseph (1965). Ciencia y civilización en China: Volumen 4, Física y tecnología física, Parte 2, Ingeniería mecánica. Cambridge University Press. págs. 140-141. ISBN 9780521058032.
  7. ^ Tilton, Buck (2010). El libro completo del fuego: cómo construir fogatas para calentarse, iluminarse, cocinar y sobrevivir. Menasha Ridge Press. págs. 34-35. ISBN 9780897328296.
  8. ^ Jamison, Richard; Jamison, Linda (2007). Habilidades y artesanías primitivas: guía para amantes de la naturaleza sobre refugios, herramientas, armas, rastreo, supervivencia y más . Skyhorse Publishing Inc., págs. 163-176. ISBN 9781602391482.
  9. ^ Hall, Kenneth R. (2010). Una historia del sudeste asiático temprano: comercio marítimo y desarrollo social, 100-1500. Rowman & Littlefield Publishers. pág. 4. ISBN 9780742567627.
  10. ^ ab Needham, Joseph (1970). Empleados y artesanos en China y el Este. Cambridge University Press. págs. 155–167.
  11. ^ Wertime, Theodore A. (1961). La llegada de la era del acero. Archivo Brill.
  12. ^ Diesel Story (película). Archivos Prelinger: Shell Oil. 1952. Consultado el 16 de febrero de 2007 .
  13. ^ Gurstelle, William (2009). "Rudolf Diesel y el pistón de fuego". Make . 19 . Sebastopol, California : O'Reilly Media : 166–168. ISSN  1556-2336.
  14. ^ Ver:
    • "Nuova Osserv(azioni) sopra l'Aria condensata dentro d'una Siringa" [Nueva observación sobre el aire condensado dentro de una jeringa] (1745) Giornale de' Letterati , 1  : 307–308. (en italiano)
    • Govi, Gilberto (1876) "Sull'invenzione dell'Accendi-fuoco neumática" [Sobre la invención de los encendedores neumáticos], Atti della Accademia Nazionale dei Lincei , 2.ª serie, 3 (2): 41–44. (en italiano)
    • Govi, Gilberto (1876) "Sur l'invention du briquet pneumatique" (Sobre la invención del encendedor neumático), Comptes rendus , 83  : 541–543. (en francés)
    • (Redacción) (21 de septiembre de 1876) "Sociedades y Academias: París: Academia de Ciencias, 4 de septiembre", Nature , 14  : 468.
  15. ^ En 1802, un trabajador de Saint-Étienne, Francia, que llevaba mucho tiempo realizando mejoras en los rifles de aire comprimido, se dio cuenta de que (1) cuando se disparaba el arma en la oscuridad, emitía una luz brillante y (2) si había pelusa presente en el arma cuando se la presurizaba, la pelusa se quemaba o incluso se encendía. La noticia de estas observaciones llegó a los señores Eynard, Haèz y Gensoul, quienes las confirmaron y las hicieron públicas. Joseph Mollet (1756-1829), profesor de física en Lyon, se enteró de estos hechos y los investigó. En 1804, presentó sus hallazgos a la Academia de Lyon. Véase:
    • Mollet, J., Mémoire sur deux faits nouveaux, l'inflammation des matières combustibles et l'aparition d'une vive lumière getue par la seule listening de l'air; lu dans la séance publique de l'Académie de Lyon le 27 mars 1804 [Memoria sobre dos hechos nuevos, la ignición de materiales combustibles y la aparición de una luz brillante obtenida únicamente por la compresión del aire; leído en la sesión pública de la Academia de Lyon el 27 de marzo de 1804] (Lyon, Francia: Ballancre père et fils, 1811). En 1804, Mollet sugirió que sus hallazgos podrían usarse para fabricar un pistón de fuego. De la pág. 13: "Este nuevo procedimiento asegura la réussite de la experiencia, que el aparato que viene a la descripción podría ser considerado como una especie de briquet ". (Este nuevo procedimiento asegura de tal manera el éxito del experimento que el aparato que acabamos de describir podría considerarse como un tipo de encendedor .) Mollet añadió (págs. 30 y 31) los nombres de varios inventores que habían fabricado pistones de fuego: el Sr. Dumotiez (o Dumotier) de París; el señor Dubois, fundidor de Lyon; y el Sr. Thibaudier, otro residente de Lyon.
    • Dhombres (1811) "Rapport sur un mémoire de M. Mollet, relatif à la Production de la lumière et de chaleur par l'effet de compresión" [Informe sobre una memoria del Sr. Mollet, sobre la producción de luz y calor por el efecto de la compresión], Notice des Travaux de l'Académie du Gard colgante l'année 1811 , parte 1, págs. 175–182.
    En 1803, Marc-Auguste Pictet (1752-1825), un científico y periodista suizo que difundió los hallazgos de la ciencia británica, comunicó las observaciones de Mollet a Alexander Tilloch, editor de la Revista Filosófica .
    • (Pictet) (1803) (Carta del profesor Pictet al señor Tilloch), Philosophical Magazine , 14  : 363–364.
    William Nicholson, editor del Journal of Natural Philosophy, Chemistry and the Arts , afirmó que la emisión de luz durante el disparo de una pistola de aire comprimido había sido observada anteriormente en Inglaterra por un "Sr. Fletcher", quien había demostrado el efecto a Nicholson y sus colegas.
    • (Redacción) (1803) "Destello de una pistola de aire comprimido", Revista de filosofía natural, química y artes , 4  : 280.
    La producción de luz durante la descarga de una pistola de aire fue investigada por John Hart de Inglaterra y descubrió que se debía a la contaminación; asimismo, el químico francés Louis Jacques Thénard investigó la producción de luz durante la compresión de gases y descubrió que la contaminación también era responsable.
    • Hart, John (1823) "Sobre la luz producida por la descarga de una pistola de aire", The Quarterly Journal of Science, Literature and Art , 15  : 64–66.
    • Thénard, Louis Jacques (1830) "Observations sur la lumière qui jaillit de l'air et de l'oxigène par compresión" (Observaciones de la luz que surge del aire y del oxígeno como resultado de la compresión), Annales de chimie et de physique , 2ª serie, 44  : 181–188.
  16. ^ En 1806, un "coronel Grobert", que probablemente era Jacques François Louis Grobert (1757-181?), coronel de la artillería francesa, concibió un pistón de fuego ( briquet pneumatique , encendedor neumático), pero lo hizo fabricar por un fabricante profesional de instrumentos científicos en París, "Dumotier" (escrito de diversas formas: Dumoutier, Du Moutier y Dumotiez). Véase:
    • Grobert (abril de 1806) "Moyen de produire des inflamaciones par l'air comprimé" (Medios para producir igniciones mediante aire comprimido), L'Esprit des journaux, françois et étranger , 4  : 139-145.
    • Morelot, Simon, Histoire naturelle appliquée à la Chimie [Historia natural aplicada a la química] (París, Francia: F. Schoell y H. Nicolle, 1809), vol. 1, pág. 94. De la página 94, nota al pie 1: " (1) Inventé par le coronel Grobert , exécuté par M. Dumotier . " ((1) Inventado por el coronel Grobert, ejecutado por el Sr. Dumotier.)
    • Krehl, Peter OK, Historia de ondas de choque, explosiones e impactos (Berlín, Alemania: Springer Verlag, 2009), pág. 273.
    En 1807, Robert Lorentz de Hammersmith, Inglaterra, obtuvo una patente británica para un pistón de fuego en nombre de Grobert.
    • (Personal) (1807) "Especificación de la patente otorgada a Richard Lorentz, … para ciertas invenciones (que le comunicaron extranjeros residentes en el exterior) de diferentes máquinas o instrumentos, uno de los cuales producirá luz instantánea y el otro fuego instantáneo. Fechada el 5 de febrero de 1807". The Repertory of Arts, Manufactures, and Agriculture , 2.ª serie, 11  : 250–253.
  17. ^ Fox, Robert. 1969. El pistón de fuego y sus orígenes en Europa. Tecnología y cultura 10:355–370.
  18. ^ Smiley, Edwin (febrero de 1915) "Métodos primitivos de hacer fuego", Boys' Life , 4 (12): 9.
  19. ^ Post, Augustus (septiembre de 1929) "El campo de aterrizaje: el motor diésel", Boys' Life , 19 (9): 44.
  20. ^ Spencer, Billie (marzo de 1974) "El hombre y el fuego", Boys' Life , 64 (3): 6.

Referencias generales y citadas

  • Arbor Scientific, Herramientas que enseñan, Jeringa de fuego P1-2020
  • Balfour, Henry (1907). "El pistón de fuego", Informe anual de la Junta de Regentes del Instituto Smithsoniano , págs. 565–598.
  • Fox, Robert (julio de 1969). "El pistón incendiario y sus orígenes en Europa", Tecnología y cultura , 10 (3): 355–370.
  • Jamison (1994). El extraordinario humo de leña de Firepiston . Menasha Ridge Press, Birmingham AL ISBN 0-89732-151-0 
  • Jamison, Richard con Mel Deweese (2007), "El extraordinario pistón de fuego" en: Richard y Linda Jamison, Primitive Skills and Crafts: An outdoorman's guide to shelters, tools, weapons, tracking, survival, and more (Nueva York: Skyhorse Publishing, ), págs. 163–176.
  • Rowlands, John J. (1947) El país del lago Cache ; Nueva York: WW Norton and Company.
  • El Firepiston: antigua máquina para hacer fuego
  • Instrucciones de YouTube para hacer un pistón de fuego
  • Universidad de Bristol, Facultad de Química: El pistón de fuego
  • Una colección de jeringas de fuego antiguas.
  • Una ecuación que describe el cambio de temperatura durante la compresión.
  • Fotografías de una jeringa de fuego
  • Los científicos desnudos: cómo funciona un pistón de fuego
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