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LA MÁQUINA DE AIRE
EVOLUCIÓN
E.TORRELLA
BASES. PRECURSORES
E. TORRELLA
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1788.ERASMUS DARWING
 Erasmus Darwin (1731-1802), abuelo
de Charles Darwing, observó en 1788
que la expansión de aire comprimido
daba como resultado un enfriamiento,
mucho antes que Joule-Thomson
(1848). Darwin experimentó con el uso
de aire y gases para calmar infecciones
y cáncer, escribió en 1788 “Frigorific
experiments
on
the
mechanical
expansión of air” para Philosophical
Transactions of the Royal Society en la
que formulaba el enfriamiento por
expansión de gases.
 El principio de la fuente
neumática de Heron para
sacar agua, fué implementado
a gran escala por M. Hoell en
1755 en las minas de Chemnitz
(Hungria),
poniendo
de
manifiesto el potencial de
enfriamiento del aire al ser
expandido
desde
altas
presiones.
 En 1772 Johan Carl Wilcke, el
cula cálculo el calor latente del
hielo y estableció el concepto
de calor específico (en paralelo
con J. Black) había explicado el
fenómeno.
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1834 LEMUEL WELLMAN WRIGHT
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1848. EL EFECTO JOULE-THOMSON

 En 1834 obtuvo la patente nº
6655
"Machinery
for
refrigerating fluids“, por un
dispositivo de fabricación de
hielo por expansión de aire
comprimido.
 Wrigth
se
dedicó
principalmente a los motores
de combustión interna, tema
en el que obtuvo diferentes
patentes.
El efecto de James Prescott Joule-William
Thomson (Lord Kelvin) es el proceso en el cual
la temperatura de un sistema disminuye o
aumenta al permitir que el sistema se expanda
libremente manteniendo la entalpía constante.
 La relación entre temperatura, presión y
volumen de un gas se puede describir de una
forma sencilla gracias a las leyes de los gases.
Cuando el volumen aumenta durante un
proceso irreversible, las leyes de los gases no
pueden determinar por si solas qué ocurre con
la temperatura y presión del gas. En general,
cuando un gas se expande adiabáticamente, la
temperatura puede aumentar o disminuir,
dependiendo de la presión y temperatura
inicial. Para una presión constante (fijada
previamente), un gas tendrá una temperatura
de inversión de Joule-Thomson, sobre la cual al
expandirse el gas causa un aumento de
temperatura, y por debajo, la expansión del gas
causa un enfriamiento. En la mayoría de los
gases, a presión atmosférica esta temperatura
es bastante alta, mucho mayor que la
temperatura ambiental, y por ello la mayoría de
los gases se enfrían al expandirse.
 El ciclo de las máquinas de aire se denomina
ciclo Joule.
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MÁQUINAS DE AIRE. ANTECEDENTES
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 1849 Charles Piazzi Smyth
presenta los resultados de su
experimentación
con
producción de frío, mediante
un ciclo de aire, en la Royal
Society de Edinburgh.
Disipación
Potencia
Motor
recuperada
Turbina
Compresor
 Charles
William
Siemens,
"Improvements in refrigerating
and producing ice, and in
apparatus or machinery for
that purpose", British patent
no. 2064 (filed: July 29, 1857).
Siemens
introduced
the
regenerative cooling concept
with the Siemens cycle. Sin
éxito comercial
Efecto útil
LAS MÁQUINAS DE AIRE
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LOS MÉTODOS CLÁSICOS DE PRODUCCIÓN DE FRÍO
PRIMERAS MÁQUINAS
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1824 Vallance. Vacuum
cooling
1834 Perkins.
Compresión

LA PRIMERA MÁQUINA DE AIRE. (1844). DR. JOHN GORRIE
(1803-1855); diseño la primera máquina de aire con destino
al acondicionamiento de aire en un hospital de Florida. En
1844 diseñó una máquina de ciclo abierto, que funcionaba
con aire comprimido, para la producción de hielo y el
enfriamiento del aire para el uso del hospital (enfermedades
tropicales; fiebre amarilla…)..

En abril de 1848 su máquina fue construida en Cincinnati por
la Cincinnati Iron Works y en octubre de ese mismo año pudo
realizar demostraciones de su funcionamiento. Su publicación
en “Scientific American” es de 1849, en 1850 recibió la
patente inglesa 13 124, y en 1851 la U. S. Patent 8080
“Improved process for the artificial production of ice”.

La máquina comprimía aire a 2 atm, y con su expansion
enfriaba un fluido hasta -7ºC, con el que producía hielo.
1927. Adsorción
1850 Carré.
Absorción
1909 Leblanc.
Eyección
1838 Lenz. TE
1840 Gorrie.
Aire
1835
1844 DR. JOHN GORRIE
LA PRIMERA MÁQUINA COMERCIAL
1850
1886 Ettinghausen.
MTE
1865
1880
1895
1928. Vortex
1910
1820
1925
1930
1834 Hershel. Stirling
1918 Vuilleumier
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1863 ALEXANDER CARNEGIE KIRK
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1868 FRANZ WINDHAUSEN
 Franz Windhausen, prusiano
(1829-1904),
diseño
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.
 Ingeniero naval escocés, inventó
una máquina frigorífica de aire para
la separación de la parafina, que se
empleó
posteriormente
en
la
fabricación de hielo. Sistema de ciclo
cerrado.
 Usando tasas de compresión de 6 a
8, Kirk alcanzaba temperaturas tan
bajas como -40ºC.
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1873 PAUL GIFFARD
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 Desarrollo máquinas de aire de
tipo abierto. Paul Giffard 1873
(también
armas).
Patente
inglesa
Nº.
627,
cuya
exhibición tuvo lugar en la
exposición de Paris de 1878,
donde fue adquirida por J&E
Hall.
1877 LEICESTER ALLEN
 Desarrollo máquinas de aire.
En 1877
Leicester Allen
construyo una máquina de aire
en ciclo cerrado de alta
presión (15 bar) y consiguió
las patentes U.S. Nº 193 631,
237 359 y 237 360.
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1881 THOMAS BELL LIGHTFOOT
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1881 J & E. HALL
 Desarrollo máquinas de aire. J &
E. Hall 1881. Máquina de aire de
1881, construida por John Hall
and Edward Hall or J & E Hall),
of Dartford, (England) con
destino al comercio de carne en
Australia.
 Thomas Bell Lightfoot de Inglaterra
desarrolló la máquina de aire seco
Lightfoot y en 1881 presentó un
documento
al
Instituto
de
Ingenieros Mecánicos "Máquinas
para la producción de aire frío”. Se
asoció con Linde y con J. & E. Hall
Company. Su patente original
británica de 1880 fue de un
compresor de aire seco de dos
etapas.
 Máquina para barcos frigoríficos
(Basada en Giffard).
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1881 ALFRED SEALE HASLAM
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 Desarrollo máquinas de aire.
Máquinas de aire producidas
por la empresa HASLAM.
1890 HENRY Y J.A.S. BELL & J.J. COLEMAN
 Lord Kelvin ayudo al ingeniero
J. Coleman en el diseño de sus
máquinas de aire, este fundó
la
Bell-Coleman Mechanical
Refrigeration Company, en
1890.
Fueron
las
más
utilizadas
en
transporte
marítimo.
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1921 MAURICE LEBLANC
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 El último diseño de Maurice
Leblanc fué una máquina de
aire, realizada bajo su patente
en los talleres del Havre de
la Société pour l’exploitation
des procédés Maurice LeblancVickers.
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1944 LOCKHEED
 Las
máquinas
de
aire
comenzaron su ocaso con el
perfeccionamiento de las de
compresión.
No
obstante,
encontrarían un campo de
aplicación en el campo de la
aviación, debido a tener la
major
relación
potencia
frigorífica
por
masa
de
máquina. En 1944 el ciclo de
aire
fué
utilizado
por
Lockheed.
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