Motor compuesto de Steeple

Una máquina de vapor compuesta tipo campanario es un tipo de máquina de vapor compuesta en tándem construida como una máquina vertical invertida . Debido a su gran altura, se las conoce como máquinas " de campanario ".

Los motores compuestos tienen dos o tres cilindros, en los que el vapor se expande sucesivamente. El escape del cilindro de alta presión (HP) alimenta el cilindro de baja presión (LP). Los motores de tres cilindros también tenían un cilindro de presión intermedia (IP), pero estos eran menos comunes que los de dos cilindros. ^{[ i ]} En el motor compuesto en tándem, los cilindros están dispuestos extremo con extremo sobre un eje común (en este caso, vertical) con ambos pistones montados en la misma biela y moviéndose juntos. Cada cilindro tiene válvulas y mecanismos de distribución independientes. La tubería que los conecta puede ampliarse para formar un «receptor», un depósito de vapor a presión intermedia. Esto mejora la eficiencia de los motores compuestos. ^{[ 2 ]}

Aparte de su gran altura, la máquina de vapor de doble expansión en tándem no tenía conexión con la máquina de vapor de expansión anterior de Napier , como la que se usaba para los barcos de vapor de paletas en el Clyde . ^{[ 3 ]} La máquina de vapor de doble expansión en tándem vertical se ha utilizado para uso marítimo en pequeños barcos de vapor , aunque no con el nombre de «máquina de expansión». ^{[ 4 ]} El espacio horizontal en tales barcos suele ser más restringido que el espacio vertical.

El motor Fitchburg ( ilust. ) ^{[ ii ]} era uno de una serie de motores similares ofrecidos en varias configuraciones. La disposición en forma de campanario requería un techo alto en la sala de máquinas , pero tenía dos ventajas: ^{[ 6 ]} ocupaba menos espacio en el piso que un motor horizontal y también requería cimientos de mampostería menos complejos debajo del motor. Un motor vertical podía erigirse sobre cualquier base razonablemente nivelada que fuera lo suficientemente fuerte para soportar su peso. Un motor horizontal requería una mampostería de ladrillo cuidadosamente alineada para soportar tanto el cigüeñal como el o los cilindros por separado. Dicha mampostería era costosa, requería tiempo para construirse y también impedía que se instalaran nuevos motores en salas de máquinas antiguas sin una costosa reconstrucción.

Fitchburg se destacó por suministrar también un regulador automático ( ilustrado, volante izquierdo ) que controlaba el corte de la válvula según la carga. Estos reguladores se volvieron importantes alrededor de 1900 con el desarrollo del motor de alta velocidad , donde se usaban para controlar la velocidad con precisión. En estos primeros motores de velocidad media, la función de estos reguladores no era solo controlar la velocidad del motor, sino también mejorar la eficiencia. ^{[ 7 ]} Las válvulas de pistón de Fitchburg podían operarse con un corte desde cero hasta dos tercios de la carrera. Un corte más corto mejora la eficiencia cuando se opera bajo cargas ligeras. Los motores anteriores habían utilizado dispositivos como válvulas de expansión para lograr esto, pero también requerían la atención continua de un conductor experto, que podía "conducir" el motor variando el corte según cambiaba la carga. Los primeros reguladores Watt solo controlaban una válvula de mariposa, por lo que, aunque controlaban la velocidad del motor, no fomentaban la eficiencia. Un motor que funcione sin corte de suministro de vapor, pero con un suministro de vapor estrangulado, funcionará de manera ineficiente debido a la reducción del trabajo expansivo y al riesgo de estirado de cables . Los primeros reguladores "automáticos" se denominaron así porque no solo controlaban la velocidad, sino que también podían asumir el rol del conductor y variar el corte de suministro de vapor. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

Uno de los ejemplos más conocidos de la máquina de campanario fue la máquina Willans . ^{[ 10 ]} Estas eran máquinas compuestas de doble o triple expansión , con las características inusuales de cilindros de simple efecto y una válvula de husillo central compartida entre todos los cilindros. ^{[ 11 ] [ 12 ]} Hacia 1900, había más máquinas del tipo Willans en servicio para la generación de electricidad que de cualquier otro tipo. ^{[ 9 ]}

Uno de los últimos diseños de motores compuestos de torreta fue el Skinner Unaflow de 1929. Aunque algunos se utilizaron como motores estacionarios y grupos electrógenos, la mayoría eran motores marinos . El ferry SS Badger de los Grandes Lagos continúa en servicio con sus motores originales. ^{[ 13 ]}