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Notas para una Historia de la Mecánica y la Ingeniería. Desde el Renacimiento hasta nuestros días

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Published on February 15, 2014

Author: universidadpopularc3c

Source: slideshare.net

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Conferencia de Carlos Hidalgo Arango sobre la Historia de la Mecánica y la Ingeniería
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Apuntes para la Historia de la Mecánica y de la Ingeniería Desde el Siglo XVII hasta nuestros días Universidad Popular Carmen de Michelena 1

En el siglo XVII Una rápida mirada al pasado Comienza la Revolución Científica The Royal Society of London en 1660 Academie des sciences de Francia en 1666) Luis XIV en la inauguración de La Academie des Sciences (1666) 2

El problema de la fuerza motriz Las fuerzas motrices disponibles Estáticas: Hidráulica: Ruedas y norias Eólica: Molinos de viento Móviles: Animal: Accionamiento de mecanismos y de arrastre Molino harinero del siglo XVIII Enciclopedia de Diderot y D’Alembert Todas resultan insuficientes para la naciente actividad industrial. No obstante, acompañaran al progreso técnico hasta hoy. 3

El desarrollo de las máquinas de vapor La presión atmosférica y el vacío – “El poder de la nada” Experimento de Torricelli (1643) Experimento de Magdeburgo Realizado por Otto von Guericke (1654) 4

El desarrollo de las máquinas de vapor Denis Papin, diseña en 1690 la primera máquina de vapor que realiza un trabajo mecánico Olla a presión “Digestor” (1679) 5 Un volumen de agua = 1.300 volúmenes de vapor

El desarrollo de las máquinas de vapor Papin diseña, en 1690, la primera máquina con émbolo Ilustración del libro: Nouvelle manière d’elever l’eau par la force du feu (1707) Esquema animado del funcionamiento 6

El desarrollo de las máquinas de vapor La extracción del agua de las minas Esquema de la bomba de Savery. “El amigo del minero” (1699) 7

El desarrollo de las máquinas de vapor La máquina de Newcomen o el “poder de la nada” La primera se instaló, en 1712, en una mina de carbón Máquina „Fairbottom Bobs‟ en Ashton under Lyne, Inglaterra (1760-1834) Thomas Newcomen instaló más de 100 máquinas en Inglaterra 8

El desarrollo de las máquinas de vapor James Watt (1736–1819) Máquina de vapor de Watt Escuela Superior de Ingenieros Industriales de Madrid Realizó importantes mejoras en la máquina de Newcomen, haciéndola útil para todo tipo de aplicaciones mecánicas. 9

El hierro y el carbón En el siglo XVII el hierro empezó a encarecerse: Frecuentes guerras Fabricación de herramientas Creciente escasez de carbón vegetal Se realizan mejoras en producción de hierro: Empleo generalizado del carbón mineral Creación de los altos hornos Fácil obtención de hierro colado Dificultades El hierro colado no sirve para el forjado El acero forjado sigue siendo caro Durante el siglo XVII se mejoró poco la producción de hierro. 10

El hierro y el carbón La invención del alto horno Aumento de la altura del horno. Empleo de coque. Aumento del flujo de aire. Se alcanzan los 1500º. Esquema de un alto horno de Abraham Darby I (1711) Llegó a producir 12 toneladas por semana “Coalbrookdale de noche” según Louthenbourg (1801) 11

El hierro y el carbón Un avance importante. - El proceso de pudelado Se trata de una refundición en un horno de reverbero Se consigue un hierro capaz de ser forjado, laminado y estirado. Horno de pudelado de Henry Cort (1784) La calidad y cantidad de la producción del hierro depende de la fuerza de los operarios. (Máximo 300 kg por hombre al día) 12

Diseño y construcción de máquinas Torno de Michel Lassere (1671) Maquina para tallar ruedas dentadas de Christopher Polhem (1729) 13

Diseño y construcción de máquinas Las máquinas herramienta Mandrinadora de John Wilkinson accionada por rueda hidráulica. Construida por encargo de James Watt (1775) Fresadora de Eli Whitney (1798) 14

La industria textil – Las hilaturas Torno de hilar de ocho hebras “Spinning Jenny”, de James Hargreaves (1761) “Spinning mule” de Samuel Crompton (1779) Torno de hilar movido por fuerza hidráulica “Water Frame” ,de Richard Arkwright (1769) 15

La industria textil – Los telares Lanzadera volante de John Kay (1733) Telar Jaquard (1801) Telar mecánico de Edmund Cartwright (1785) 16

La industria textil – El Algodón La desmotadora de Eli Whitney (1792) Fabrica de algodón en Boston (1812) 17

Canal de Langedoc de Pierre-Paul Riquet (1681) Ilustración de la “Enciclopedie” Faro de Eddystone de John Smeaton (1759) 18

El inicio de la construcción con hierro El primer puente de hierro fundido en Coalbrookdale (Inglaterra) fue construido entre 1775 y 1779 por Abraham Darby III 19

La Ingeniería en España en los siglos XVII y XVIII Con la llegada de Felipe V en 1700, Jorge Próspero de Verboon es encargado, en 1709, de la creación de un Cuerpo de Ingenieros. Agustín de Betancourt (1758-1824) en un sello de correos de Rusia Juan López Peñalver Página de la Descripción de las Máquinas del Real Gabinete (1798) 20

La Revolución Industrial – Siglo XIX El desarrollo necesitará de la intervención del capital 21 La industria textil y el ferrocarril: protagonistas de la revolución industrial

La locomotora de Trevithick (1802) The Collier: Cuadro de Robert Havell en la que se representa el tren minero de Middeeton Railway, arrastrado por la locomotora “Salamanca” de Murray (1812) 22

Los primeros ferrocarriles “Puffing Billy” de William Hedley en el ferrocarril minero entre la mina Wylam y Newcatle (1813) Aprovecha la fricción sobre los railes para arrastrar los vagones. “The Rocket” de Georg Stephenson, utilizada en el primer ferrocarril público entre Canterbury y Withstable (1830) 23

La expansión del ferrocarril en Europa Hacia finales del siglo XIX el total de kilómetros instalados en el mundo era de 950.000, de los cuales 321.000 corresponden a Europa 24

La locomotora de vapor 25

El ferrocarril en España El Ferrocarril La Habana – Güines fue la primera línea férrea española. (10 de noviembre de 1837) Ferrocarril entre Barcelona y Mataró Primera línea de ferrocarril peninsular (1948) Ferrocarril Madrid – Aranjuez Segunda línea peninsular (1851) 26

El ferrocarril y el arte “Lluvia, vapor y velocidad” William Turner (1844) “La estación de San Lázaro” Claude Monet (1877) “Tren en la noche” Aureliano de Beruete (1891) 27

La máquina de vapor en la industria Máquina de vapor para uso domestico de CharlesTyson (1875) Diversos modelos de máquinas de vapor estáticas 28

La máquina de vapor en la industria textil En el siglo XIX, la industria textil de Gran Bretaña fue la primera que utilizó masivamente la máquina de vapor para mover las máquinas. Nave de hilatura en Lancaster movida por vapor (1835) Una o varias máquinas de vapor transmitían la energía por medio de arboles de transmisión y poleas 29

Los conflictos sociales - Antimaquinismo La introducción masiva de las maquinas produjo un fuerte rechazo entre la clase obrera de Inglaterra dando lugar al movimiento “Ludista” El líder de los ludistas (1813) En julio de 1854 se produce en Barcelona el conflicto de las “selfactinas”. Varias fábricas son incendiadas y tres hiladores son fusilados 30 Este movimiento regresará en el siglo XX con Kaczynski, alias Unabomber

Las máquinas en la agricultura Sembradora de Jethro Tull (1703) Arado de acero de John Deere (1890) Páginas de un tratado de agricultura alemán (finales del siglo XIX) Cosechadora de Cyrus MaCormick (1831)

El hierro y el carbón en España Durante el reinado de Carlos III, Jovellanos ya reconoce la importancia del carbón para el desarrollo. Imagen del “Carbón mineral” de Francisco Carlos de Garza, que en 1789 descubre vetas de carbón en Espiel (Cuenca Minera del Guadiato) Durante el siglo XVIII, España dependía de la importación del carbón británico. El crecimiento es muy lento hasta 1855. Con la apertura de otras cuencas mineras se alcanzan en 1870 las 100.000 t/año Entrada a la mina del Sabero en León (1760) 32

El hierro y el carbón en España Desde la antigüedad son conocidas las minas de hierro de Alquife en Granada. A partir del siglo XIX se convierten en el mayor centro productor de España. El primer alto horno de España, se construye en Marbella en 1831. Funcionaba con carbón vegetal. Primer alto horno de coque. El Sabero – León (1847)

Las máquinas de vapor en España Máquina de vapor Newcomen, empleada para vaciar de agua los diques de carena del Arsenal de La Carraca (1813). Narciso Bonaplata y Curiol (1807-1869) Levantó su fábrica en el antiguo convento de Santa Bárbara en Madrid. Logotipo de la Fundición Bonaplata (1839-1861) 34

Talleres Nuevo Vulcano en Barcelona (1852) Construcción de un barco de hierro en La Maquinista Terrestre y Marítima (finales del siglo XIX) Vista general de la MTM 35

Los barcos propulsados por el vapor El Clermont (1807) El Aaron Mamby (1821) El SS Great Western (1858) 36

La llegada del acero barato Esquema e imagen del proceso Bessemer (1860) Esquema del proceso Martin-Siemens (1864)

La Ingeniería en el siglo XIX Con las nuevas posibilidades técnicas, se emprenden nuevos retos en la ingeniería civil. La construcción del Canal de Suez. Obra promovida por el francés Ferdinad de Lesseps (1859) Puente de Hierro de Zaragoza construido por la Maquinista Terrestre y Marítima (1895)

La arquitectura del acero La Torre Eiffel (1889) El Home Insurance Building en Chicago (1885) Los ascensores “seguros “ de Elisha Otis (1853)

El armamento en el siglo XIX El acero y el vapor: son decisivos en la creación de flotas de guerra Cañón Krup de 30,5 cm, montado en barbeta, instalado en la Batería de Santa Ana en Cartagena. (1888) El USS Texas, construido en 1892, fue el primer acorazado de la Armada de los Estados Unidos

La energía eléctrica Electricidad estática y magnetismo Electroscopio de Gilbert “De Magnete” (1600) Máquina electrostática de von Guericke (1672) Durante los siglos XVI y XVII, los fenómenos eléctricos son estudiados en los gabinetes científicos. Se diferencian los materiales conductores y los no conductores, así como otras propiedades básicas. Botella Leiden (1746) 41

La energía eléctrica Del anca de rana a la corriente eléctrica Experimento de Galvani (1780) Con la pila de Volta los científicos pudieron disponer de una corriente eléctrica continua y fiable. (1800) Da comienzo una nueva rama de la ciencia: la electroquímica 42

Las primeras aplicaciones de las pilas eléctricas La telegrafía por cable Telégrafo electrostático de G. Lesage (1774) Telégrafo de agujas de Cooke y Wheatstone (1837) Telégrafo de Samuel Morse (1838) 43

La energía eléctrica Las llaves de la ingeniería eléctrica El experimento de Oersted La corriente eléctrica desvía aguja imantada (1820) Faraday descubre el electromagnetismo (1831) En 1865, Maxwell publica la descripción matemática del electromagnetismo y propone, que la luz es una forma de energía electromagnética. En 1888, Heinrich Hertz descubre las ondas de radio, tal y como predecían las formulas de Maxwell 44

Las máquinas eléctricas Generadores y motores En 1832 Hippolyte Pixii construye la primera dinamo Máquina de Zenobe Gramme (1870) El principio de funcionamiento de una dinamo y de un motor eléctrico es el mismo 45

La producción y distribución de electricidad Las primeras centrales eléctricas fueron construidas por iniciativa privada. Producían energía para la iluminación para abonados en áreas cercanas. Central eléctrica de Pearl Street T.A. Edison (1882) La carga inicial era de 400 bobillas Central eléctrica de Deptford construida por la firma Ferranti (1889) 46

La producción y distribución de electricidad ¿Corriente continua o corriente alterna? Una controversia tecnológica y financiera Thomas Alba Edison “el Mago de Menlo Park” & General Electric. Co J.P. Morgan Nikola Tesla, ingeniero de origen serbio y que empezó a trabajar para Edison en 1984. & George Westighouse 47

Las primeras aplicaciones de la electricidad Iluminación y otras aplicaciones domésticas Lámpara de arco para alumbrado publico (1870) Lámpara de filamento incandescente de Edison (1879) Oferta de aparatos eléctricos para uso domestico (finales siglo XIX) 48

Las primeras aplicaciones de la electricidad La telefonía El verdadero inventor del teléfono fue Antonio Meucci, al que llamó “Teletrofono” (1856) Alexander Graham Bell patentó su teléfono en 1876 49

Las primeras aplicaciones de la electricidad La telegrafía sin hilos El 11 de diciembre de 1901 transmitió la primera señal de radio transatlántica, cuando logro establecer comunicación entre Polhu, Cornualles, en Inglaterra, y St. John`s, Terranova, en Canadá. Marconi y su aparato transmisor (1894) Viñeta satírica publicada en la revista inglesa PUNCH (1907) 50

La producción y distribución de electricidad La recuperación de la fuerza hidráulica 51

La producción y distribución de electricidad Turbinas de vapor y centrales térmicas Turbina Parsons – Brown Boveri (1901) Turbina de vapor de Giovani Branca (1629) Esquema de una central térmica 52

Esquema del sistema de suministro eléctrico La distribución de la energía alcanza a todos los puntos donde es necesaria. 53

Los inicios de la tracción eléctrica El primer tren eléctrico de Siemens en la Exposición Universal de Berlín (1879) La primera locomotora CA del mundo (1898-1902). Motor: trifásico 3.000V y 15 Hz (70km/h). diseñada por Kálmán Kandó en la Compañía Ganz, Hungría. 54

La tracción eléctrica en España El primer ferrocarril eléctrico de vía ancha en el tramo Gregal – Santa Fe (Almería) inaugurado en 1911 Ferrocarril turístico del monte Ulía – San Sebastián (1909) 55

Motores de combustión interna Motor de gas de Etienne Lenoir (1860) Motor de pólvora de Huigens y Papin (1678) Gaskraftmaschine de Nicolaus Otto (1878) 56

Motores de combustión interna y la automoción “El reloj del abuelo” Motor de Gotlieb Daimler (1884) “La Reitwagen”, Gottlie b Daimler y Wilhelm Maybach (1885) 57

Motores de combustión interna y la automoción Motor horizontal con encendido eléctrico de Carl Benz (1885) Primeros vehículos de Carl Benz El “Velo” y el “Phaeton” (1894) El gran desarrollo del motor de explosión ocurrirá en el siglo XX 58

Motores de combustión interna y el vuelo autónomo 17 de diciembre de 1903, los hermanos Wrigth se elevan, por primera vez con una aeronave mas pesada que el aire. El vuelo duró 17 segundos Louis Bleriot cruza el canal de la Mancha el 25 de julio de 1909, con su avión Bleriot XI. Llevaba un motor de 25CV 59

A las puertas del siglo XX En los últimos 300 años, las nuevas habilidades mecánicas y científicas desarrolladas durante “La revolución Industrial”, han cambiado notablemente las estructuras de la humanidad:     Fuentes de energía y sistemas de uso y distribución. Maquinas de todo tipo para múltiples tareas. Vehículos que facilitan el transporte de personas y objetos. Nuevos inventos e industrias a la espera de su desarrollo. Pero durante el entrante siglo XX:  Dos Guerras Mundiales que utilizarán las nuevas tecnologías y promoverán el desarrollo de otras muchas , generando poderes de destrucción desconocidos hasta entonces.  El consumo de energía, se incrementará exponencialmente, y el control y posesión de los recursos generará graves conflictos.  Los poderes económicos y los gobiernos asumirán, en buena medida, el control de los futuros desarrollos. 60

El petróleo, el automóvil y la fabricación en serie La primera explotación petrolífera Titusvile – Pensilvania (1859) Cadena de montaje del Ford T en Detroit (1914) 61

Los nuevos materiales El aluminio La extracción del aluminio requiere cantidades ingentes de electricidad Materiales plásticos La fabricación de polímeros depende del petróleo Los nuevos materiales, sustituyen en muchas aplicaciones al acero 62

La electrónica – La radio y la televisión Experimento de Plücker (1858) Triodo de Lee de Forest (1906) La televisión electromecánica de John Logie Braid (1929) 63

La electrónica y el silicio El transistor sustituye a las antiguas lámparas de vacío Los transistores permiten reducir el tamaño de los aparatos electrónicos El nivel de integración llega hasta mas 1.100.000 transistores en un solo chip El silicio es, después del oxigeno, el elemento más abundante. La obtención de silicio con la pureza necesaria para la electrónica (99,9999999%) es complejo. 64

Nuevas fuentes de energía Energía nuclear La nueva energía eólica Energía solar y fotovoltaica 65

La informática IBM 360 del año 1964 Ordenador portátil actual 66

En intervalos de solo 40 años Misión Apolo 11 16 de julio de 1965 Estación espacial EEI (2005) Goddard con su primer cohete con combustible liquido (1926) 67

Un sencillo resumen final… de la mano de Stanley Kubrick y Arthur C. Clarke 68

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