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LAS MÁQUINA DE
COMPRESIÓN
EVOLUCIÓN
PRECURSORES
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1805 OLIVER EVANS
1828 RICHARD TREVITHICK
Oliver Evans fué quizás el primero en proponer el
uso de ciclos cerrados en refrigeración, en un tratado
aparecido en Filadelfia (The Young Steam
Engineer’s Guide) en 1805, en la que describe un
ciclo de refrigeración por compresión y evaporación
de éter etílico (en el epílogo de su libro 1805 de
máquinas de vapor), en la que describe un ciclo de
refrigeración por compresión y evaporación de éter
etílico, sin ilustraciones y cuyo esquema puede ser
el de la figura. Este principio fue utilizado con
posterioridad por Perkins y Harrison.
Además fue impulsor de la combinación de calor y
potencia, inicio de la cogeneración, la cual fue
patentada en 1784 por Sutton Thomas Wood.
Richard Trevithick;
en 1828
publica
un
ensayo
“The
Production of Artificial Cold”.
Inventor e ingeniero de minas,
pionero del ferrocarril, ideó y
construyó una locomotora a vapor
de alta presión, que fue instalada
en País de Gales (1803).
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LOS MÉTODOS CLÁSICOS DE PRODUCCIÓN DE FRÍO
PRIMERAS MÁQUINAS
1824 Vallance. Vacuum cooling
1834 Perkins. Compresión
1927. Adsorción
1850 Carré. Absorción
1909 Leblanc. Eyección
1838 Lenz. TE
1840 Gorrie. Aire
1886 Ettinghausen. MTE
1928. Vortex
LAS MÁQUINAS DE FABRICACIÓN DE HIELO ARTIFICIAL
LA PRODUCCIÓN DE FRÍO
POR COMPRESIÓN
1835
1850
1865
1880
1820
1925
1918 Vuilleumier
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1834 JACOB PERKINS
LA PRIMERA MÁQUINA DE COMPRESIÓN
EL ETER SULFÚRICO
A partir de los trabajos de Evans y Trevithick, Jacob Perkins
(1766-1849) obtuvo la primera patente de una máquina de
compresión simple, patente británica nº 6662 en 1834, descrita
como “Improvement in the Apparatus and Means of Producing
Ice and in Cooling Liquids” con vistas a la fabricación de
hielo. En la descripción para la obtención de la patente,
Perkins hablaba de su máquina como “un aparato o medios
mediante los cuales estoy capacitado para usar fluidos
volátiles con el objeto de producir el enfriamiento o la
congelación de líquidos y, al mismo tiempo, condensar
constantemente dicho fluido volátil para usarlo una y otra vez,
sin desperdicio”. El fluido refrigerante utilizado fue éter
etílico (sulfúrico).
"Ya saben fabricar hielo", comentó el Papa Gregorio XVI al
enterarse del invento de Perkins, "eso es meterse en el terreno
de Dios. Ahora van a llevar su irreverencia blasfema hasta el
extremo de fabricar sangre"
El éter es un líquido altamente inflamable e incoloro
con un punto de ebullición bajo. Fue descubierto por
Raymundus Lulio (Ramon Llull), un químico
español en 1275. Fue sintetizado por primera vez por
el médico y botánico alemán, Valerio Cordo en 1540
que lo llamó “óleum dulci vitrioli” ó “aceite de
vitriolo dulce”.
Los éteres están comprendidos como una clase de
compuestos en los cuales dos grupos del tipo de los
hidrocarburos están enlazados a un átomo de
oxígeno, es decir su estructura general es del tipo RO-R. En los éteres simétricos los dos grupos son
idénticos mientras que en los asimétricos son
diferentes.
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1910
1930
1834 Hershel. Stirling
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1895
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1834 JOHN HAGUE
1850 ALEXANDER C. TWINNING
Perkins busco la asistencia de John Hague, el
cual construyó la máquina bajo patente de
Perkins en 1834, pero encontró que le eran
necesarias algunas modificaciones. No solo
Hague cambió el diseño, sino también el
refrigerante, utilizando solventes volátiles,
como la Caoutchoucine, líquido
volátil
obtenido de la goma natural, utilizado como
disolvente y por tanto disponible en el siglo
XIX, la goma natural (comúnmente referida
como caucho) era importada de la India. Por
lo que la primera máquina de compresión
resultaba algo diferente a la encargada por
Perkins.
La sociedad civilizada tenía, por supuesto,
necesidad de refrigeración, pero los problemas
de financiar una industria que carecía de
antecedentes y preparar la venta y distribución
del hielo, eran numerosos y complejos. Por
más que la necesidad existiese y se contara
con un prototipo, su máquina nunca tuvo éxito
comercial, aunque el ciclo que proponía era el
teóricamente correcto.
Describión la primera utilización del
CO2 como fluido frigorígeno en el año
1850. En base a las ideas de Perkins
comenzó a proyectar y construir
plantas de fabricación de hielo, usando
éter etílico como refrigerante y
llegando en 1853 a obtener 725 Kg
diarios de hielo, también utilizó éter
sulfúrico hacia 1856. Entre 1853 y
1874 obtuvo las patentes USA 10221
“Manufacturing
Ice“,
34018
“Improvement in apparatus for cooling
and freezing”, 31993, 35051, 121975,
146620 y 146621. Fué competidor
tanto de J. Harrison como de F. Carré.
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MÁQUINAS HARRISON
FABRICACIÓN INGLESA
1856 JAMES HARRISON
James Harrison, impresor de Glasgow. Un día mientras limpiaba los tipos
observó el efecto que ejercía sobre el metal y cómo se producía su evaporación.
Harrison explotó el proceso comprimiendo éter gaseoso con una bomba hasta
licuarlo, después disminuía la presión, con lo que el éter volvía a evaporarse,
enfriándose el metal considerablemente al hacerlo. Aplicó el sistema a una
fabrica de cerveza, donde se bombeaba gas de éter frío en tuberías que rodeaba el
edificio
En base a los trabajos de Perkins construyó una máquina de compresión que trabajaba
con éter etilico como refrigerante. En 1856 la patentó, esta máquina fabricaba tres
toneladas diarias de hielo. En 1859 fundó una compañía para fabricar su máquina en
Sidney, y dos años después comenzó una producción limitada en Inglaterra.
En Inglaterra la primera máquina que Harrison construyó se instaló en 1861 en la
refinería de petróleo de Young, Meldrum & Binney en Bathgate, Escocia, para la
extracción de parafina. Esta fue la primera aplicación de la refrigeración a la industria
de las refinerías de petróleo, aunque después se impusiese el procedimiento de
absorción en esta industria. Otras máquinas de Harrison se usaron para fabricar
bloques de hielo y algunas de ellas funcionaron muchos años. La misma sociedad,
siempre utilizando el ciclo de compresión de éter etílico, fabrica otras máquinas de
mayor tamaño y en 1861 una docena de máquinas Harrison funcionan en Inglaterra y
Australia. La fabricación decayó hacia 1890 y terminó en 1902. La máquina por
compresión de éter etílico terminó su etapa después de fabricarse durante 45 años.
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1862 AUGUSTUS SIEBE
1858 FERDINAD CARRÉ
Siebe y Harrison patentaron una
máquina de fabricación de hielo
en 1862. Esta máquina parte de
una primera patente de Harrison
de 1859 en Australia y fué
mejorada por Augustus Siebe &
Co of London en 1861. Trabajaba
con éter.
Ferdinand Carré, el inventor de la
máquina de absorción amoníaco –
agua, también trabajo en sistemas
de compresión, con éter como
refrigerante,
e
incluso
en
compresores de tipo Corblin.
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"LE FRIGORIFIQUE“ CHARLES TELLIER
1864 CHARLES TELLIER
Su máquina de compresión con
refrigerante éter metílico obtuvo
en 1864 la patente inglesa Nº 387.
En 1876 transportó, a bordo de su
barco "Le Frigorifique", una carga
de carne desde Buenos Aires a
Rouen.
Precursor de la cascada
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1867 ANDREW MUHL
1867 DANIEL LIVINGSTON HOLDEN
En 1867 Holden empezó a fabricar fábricas de hielo
con sistemas de compresión usando chimógeno (éter
de petróleo) como fluido refrigerante.
En 1866 o 1867 Holden compró la patente de Peter
Henri Van der Weyde, en la que usó chimógeno y
nafta como refrigerantes. A partir de 1870 patenta
sus propios diseños.
En 1869 Daniel Livingstone Holden construyó una
máquina de hielo en New Orleans
En 1880 Holden construyó otra máquina de hielo en
Philadelphia
En 1867, Andrew Muhl, un emigrante
francés, construyó una máquina de hacer
hielo, con éter, en San Antonio, Texas,
para ayudar a servicio de la industria
ganadera en expansión antes de
trasladarse a Waco en 1871. En 1873, la
patente de esta máquina fue contratado
por el Columbus Iron Works, una
compañía adquirida por el WC Bradley
Co., que produjo los primeros fabricantes
de hielo comerciales del mundo.
Andrew Muhl, San Antonio, Texas U.S.
Patent Office #121,402 con fecha
11/28/1871 “Improvement in Apparatus
for Manufacture of Ice”. Esta máquina
trabajaba con éter.
Andrew Muhl, Waco, Texas U.S. Patent
Office #146,267 con fecha 01/06/1874,
“Improvement in Apparatus for Cooling
the Air of Buildings”.
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1867 THADDEUS SOBIESKI COULINCOURT
LOWE
1886 FRANZ WINDHAUSEN
Este aeronauta e inventor (1832-1913) también
utilizó el dióxido de carbono, patentando una
máquina de compresión (patente inglesa 952 del año
1867, y patentes USA 63 404 (1867) “Improvement
in apparatus for the manufacturing of ice”, 63 405
(1867) “ Improved apparatus for condensing
carbonic acid, and for drawing off and applying the
same for cooling and freezing” y 68 413 (1867)
“Improved mode of manufacturing ice”). Construyó
una máquina para fabricación de hielo en 1869 en
Jackson (Missisipi) y otra para el transporte de carne
en el barco “William Tabor”. También construyó
calderas y equipos de para gasificación de coke.
Este prusiano (1829-1904), fabricó diferentes
máquinas frigoríficas, entre ellas una máquina de
aire en ciclo cerrado en 1868, a cual podía ser
movida por vapor, agua o viento y producía de 100 a
1000 libras de hielo por hora. Windhausen construyó
mas de cien unidades en Europa y estados Unidos.
En 1886 diseño una fábrica de hielo, servida por una
instalación de compresión con dióxido de carbono
como fluido refrigerante, patente inglesa 2864, la
cual fue adquirida por J & E Hall de Inglaterra,
posteriormente patente USA 405.289.
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1869 JOHN M. BEATH & SAMUEL B. MARTIN
1869 FRANCIS DE COPPET
En 869 John M. Beath y
Samuel Martin de U.S.A.
construyeron máquinas de
hielo por compresión en Los
Angeles, San Francisco y
Portland
(Oregon),
y
obtuvieron patentes como la
U.S. Patent No. 127,180 en
1872. Beath, de forma
independiente,
patentó
máquinas de absorción en
1873 y construyó plantas en
Chattanooga, Atlanta, New
Orleans y Galveston. Beath y
Martin
disolvieron
la
compañia y Beath se
especializó en máquinas de
absorción.
En 1869 Francis de Coppet construyó
el primer compresor de amoníaco de
doble efecto.
Trataba de trabajar con la máquina de
Tellier, cuyo fluido era el éter metílico,
al trabajar con amoníaco tuvo que
desechar el compresor Tellier, trabajaba
con bajas presiones, y sustituirlo por
otro para amoníaco.
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1870 PETER VAN DER WEYDEN
1872 DAVID BOYLE
David Boyle (1837-1891). En 1872 diseña la
primera máquina de compresión con
amoníaco como fluido refrigerante, la cual
fue fabricada hasta 1905. Su compresor de
amoníaco obtuvo la patente U.S. Nº 128 448
“Improvement in ice machines”. Con la
ayuda de R.T. Crane fabricó tres compresores
de amoníaco uno para el King Ranch en
Texas, otro para Austin y el tercero para el
Philadelphia Centennial Exposition de 1876.
Fundó su propia compañia la “Boyle Ice
Machine Co.”.
Peter Van der Weyden en 1867 patentó
el uso de la nafta, la gasolina y el éter
el petróleo como fluidos refrigerantes.
En 1870 patentó una máquina de hielo
termostáticamente comandada (Holden).
En 1870. Invención de la máquina
termostáticamente comandada. U.S.
patente 105,609 por un sistema de
refrigeración con termostáto.
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MÁQUINAS BOYLE
1874 RAOUL PICTET
En 1874 el profesor suizo Raoul
Pictet
(1842-1904) diseñó una
máquina de compresión que utilizaba
dióxido de azufre como fluido
refrigerante, para evitar el peligro
derivado de este fluido se utilizaba
refrigeración indirecta, enfriando
glicerina, la cual era bombeada a su
punto de aplicación, una pista de
patinaje.
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1875 Eugene Dominique Nicolle (ingeniero francés)
Thomas Sutcliffe Mort (industrial)
RAOUL PICTET. MÁQUINAS SO2
Nicolle en cooperación con Mort
inventaron y patentaron gran
cantidad de equipamiento, 12
patentes en diez años desde 1875
(entre ellas de absorción), con
destino al transporte de carne
congelada desde Australia hacia
Inglaterra, en 1879 transportaron en
el “Stratheleven” 40 toneladas de
carne
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1876 KARL PAUL GOTTFRIED VON LINDE
1878 CAMILLE VINCENT
Von Linde, profesor de teoría de máquinas en la “Technische
Hochschule” de Munich, fundó en Wiesbaden en 1879 una
sociedad para explotar su patente de máquina para fabricación
de hielo. Desde 1890 vivió en Munich donde instaló un
laboratorio de ensayo de máquinas frigoríficas. Escribió la
obra “Sauerstoffgewinnug mittels fraktionierter Verdampfung
flüssiger Luft“ en 1902.
Von Linde (1842- 1934) es uno de los grandes precursores de
la utilización industrial del frío, utilizando tanto dióxido de
carbono como amoníaco. En 1876 obtuvo la patente británica
nº 1468, en 1877 una patente del German Imperial y otra
americana en 1880. Linde también construyó el primer equipo
de climatización doméstica para un rajá indio, la primera
nevera doméstica y el primer aire acondicionado para coches.
En 1878, Vincent utiliza por primera vex
cloruro de metilo como refrigerante
(British Patent 470 de 1879) . a través de
la firma Crespin & Marteau y su
sucesora Duane.
El cloruro de metilo fue aparentemente
usado por los franceses en el campo
de batalla como un anestésico para la
amputación quirúrgica.
Los sistemas de Cloruro de Metilo
experimentaron problemas al principio,
la Glicerina fue usada como lubricante
en el compresor, sin embargo, ésta
absorbía humedad y atascaba la
expansión del dispositivo. La primera
máquina, también experimentaba fallas
dando como resultado cloro, dañino
para la maquinaria
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1883 CASSIUS C. PALMER
1881 PHIL WILHELM CARL RAYDT. CO2
La máquina compresión con dióxido de
carbono fue patentada por Raydt en 1881
(en España en 1884) y más tarde por
Windhausen en 1886. Este tipo de máquina
fue fabricada inicialmente por J. y E. Hall
de Dartford Eng., The Linde Co., Haslam y
Hall y Pulsometer Co. Como refrigerante, el
CO2 fue propuesto por primera vez por
Alexander Twinning en su patente británica
de 1850.
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En 1883 Palmer patentó su máquina de
compresión con cloruro de etilo (US
Patent 290600) destinada a la
refrigeración de un vagón de tren
La máquina de cloruro de etilo se
fabricó en 1928 y 1929 por la firma
Holmes, con un pistón rotativo de dos
etapas, y también por la firma Allison
con un compresor hermético rotativo.
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FRICK COMPANY. GEORGE FRICK
LAS PRIMERAS GRANDES
EMPRESAS
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J & E HALL’S (APV; McQUAY). E. HESKETH
J & E HALL’S
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DE LA VERGNE MACHINE CO.
JHON DE LA VERGNE
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DE LA VERGNE MACHINE CO.
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HASLAM FOUNDRY & ENGINEERING CO.
ALFRED HASLAM
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YORK INTERNATIONAL CORPORATION
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SULZER BROS REFRIGERATING.
JOHANN Y SALOMON SULZER
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Albert & Otto Kroeschell. Julius Sedlacek.
Frederick Wittenmeier
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