El origen de las máquinas se debe buscar en la arqueología, la filología, la etnografía y la antropología y comienza cuando cada individuo siente la necesidad de alcanzar un nivel de desarrollo que le permita vivir cada día mejor sin tener que utilizar su fuerza de trabajo sino su intelecto. Las máquinas por si solas no garantizan la calidad de los productos ya que nunca ninguna máquina podrá ser completamente independiente de la acción del hombre, toda vez que esa acción será siempre necesaria, aun cuando no fuese más que para ponerla en marcha, dirigir su funcionamiento ó pararla. Se infiere que una máquina será tanto más perfecta cuanto mejor lleva a cabo la parte del trabajo que le corresponde y cuanto más es dicha parte una fracción mayor del trabajo total. Todos los pueblos cuando entraron en su período histórico de desarrollo han estado provistos de máquinas, en muchos casos imperfectas, si no éste difícilmente se hubiese presentado; esto históricamente ha quedado demostrado cuando se analiza el improductivo período Paleolítico y los 5.500 años que han transcurrido en la historia del hombre civilizado luego de la terminación del período Neolítico en el año 3.500 AC.
A las civilizaciones Sumeria y Egipcia se les deben los avances tribológicos más importantes que en materia de fabricación de máquinas se han presentado a lo largo de la historia del hombre, siendo las más importantes el taladro y el torno del alfarero los que a su vez condujeron al descubrimiento de la rueda; no obstante el verdadero origen de las máquinas es mucho más antiguo y se le debe al hombre del Paleolítico cuando desarrolló el dispositivo para hacer fuego , el cual fue clave dentro de su propio proceso evolutivo.
Las siguientes son las diversas máquinas primitivas que fueron la base fundamental para que el hombre haya llegado al siglo XXI con los altos niveles de desarrollo que ostenta.
DISPOSITIVO PARA HACER FUEGO |
Estaba constituido por un palo vertical que terminaba en punta cónica y que se alojaba en una cavidad de forma semejante y en la cual se colocaban pequeñas astillas de madera, fibras algodonosas ó pequeños trozos de médula, los cuales alcanzaban su punto de inflamación debido al calor friccionante que resultaba al someter el palo vertical a un movimiento de vaivén y a una carga de empuje vertical al mover las dos manos sobre la superficie del palo tanto horizontal como verticalmente de arriba hacia abajo. La superficie inferior que contenía la cavidad cónica se sostenía firmemente en el piso ó entre las dos rodillas de la persona que desarrollaba la labor de hacer fuego. En no pocos casos participaban dos personas para aligerar la producción del fuego, así, mientras las manos de una estaban llegando a la parte inferior del palo las de la otra estaban en la superior de tal manera que el movimiento del vaivén del palo era continuo lográndose con esto reducir considerablemente el tiempo para lograr obtener el fuego.
En una época posterior muy distante de aquella a la cual se le debe ese primer producto del concepto maquinal, se concibió la idea de arrollar en varias vueltas alrededor del palo vertical una cuerda cuyos extremos cogidos con las manos y estirados sucesivamente uno después del otro le imprimían al palo un movimiento de rotación alternativo de mayor velocidad mientras que en el extremo libre que tenía también forma cónica se acoplaba una pieza con la misma forma y otra persona apoyada en ella ejercía una presión de arriba hacía abajo con lo cual la producción del fuego resultaba extremadamente fácil. La necesidad del hombre primitivo de perfeccionar el dispositivo para hacer fuego surgió de los ritos religiosos en uno de los cuales el que se llevaba a cabo en el último mes de la gran fiesta de los sacrificios entre los indios europeos, el fuego debía encenderse 360 veces al día, con nueve clases distintas de madera ó leña prescritas por el rito.
El arado tradicional de madera fue desarrollado hacia el año 4.000 AC y se perfeccionó en la Edad de Bronce, posteriormente durante el Imperio romano se construyó la rueda de arado que se utilizó en Europa hasta el siglo XIII movida por un conjunto de ocho bueyes. El arado de madera se construía de diferentes tipos de madera, así el balancín que era el que soportaba mayores cargas se fabricaba de encina, mientras el tronco, que era la parte que rompía la tierra se hacía de roble. El tronco se recubría con piedras ó con partes de hierro para reducir el desgaste abrasivo. La utilización de piedras duras en arados de madera fue muy común desde la Edad Media hasta el siglo XIX.
El taladro estaba constituido por un palo vertical endurecido en su extremo inferior que hacia las veces de "broca" y por un arco con una cuerda de cuero que se envolvía en una vuelta alrededor del palo y que al mover el arco horizontalmente en uno y otro sentido lo hacia girar de manera intermitente permitiendo que el extremo endurecido ó "broca" perforara la superficie deseada. Para trabajar con el taladro se requerían dos personas, una para mover el arco y la otra para empujar el palo hacia abajo ayudando a que la "broca" penetrara más fácilmente sobre la superficie en la cual se iba a practicar el orificio. Es asombroso observar que el hombre primitivo con estos taladros pudo barrenar no solamente materiales como la madera, los huesos y las astas de los siervos sino también las piedras más duras. Humbolt y Bouplant en sus viajes a América del Sur encontraron esmeraldas, nefritas y figuras finamente esculpidas en cristales de roca de tal perfección que llegaron a pensar que su origen se debía a una civilización más avanzada que había desaparecido. El secreto que permitía a los artesanos primitivos obtener semejantes resultados consistía en la adición de agua y arena para aguzar la punta del taladro. Es necesario añadir que aún utilizando ese proceso para que una pieza quedara totalmente terminada exigía muchos años de trabajo y aún quizás una ó dos generaciones.
No se sabe a ciencia cierta en que momento el hombre primitivo paso del movimiento intermitente al rotacional completo, por lo que todo lo que se diga al respecto son solo meras conjeturas, pero de todas maneras el período de tiempo que transcurrió para que esto se diera con toda seguridad fue muy superior al que ha transcurrido desde finales del Neolítico hasta nuestros días. La primera máquina en la que se utilizó el movimiento rotacional completo fue la rueda hidráulica en Mesopotamia, la cual patentiza un grado de cultura considerable, ya que hace suponer que fue utilizada para el riego por civilizaciones sedentarias dedicadas a la agricultura. Las antiguas ruedas eran enteramente de madera y los cangilones de arcilla; las que se utilizaron en China se componían enteramente de Bambúes y juncos trenzados sin mezcla de metal alguno, el eje descansaba en dos soportes de madera dispuestos en la parte de arriba a manera de horquilla, el diámetro de la rueda variaba entre 6 y 12 metros, el agua que era sacada por los recipientes de bambú durante su tiempo de inmersión se vertía en un gran depósito superior desde el cual fluía a través de unos canales hasta los campos de cultivo. Geiger, un gran filólogo afirmaba que las ruedas oratorias de los cultos budistas en Japón y en el Tibet son más antiguas que la rueda hidráulica debido al respeto que inspiraba el movimiento rotacional continuo en los ritos del culto a los dioses. Las ruedas hidráulicas ó molinos de agua se utilizaron para irrigar tierras, moler cereales, cortezas y aceitunas, para accionar fuelles usados con propósitos metalúrgicos, para forjar el hierro actuando como mazo y para cortar la madera al acoplarlo por medio de piñones a una sierra. La construcción y utilización de las ruedas hidráulicas estaba restringida solamente a los burgueses ya que eran los únicos que poseían los afluentes de agua y los materiales para construirlos mientras que los siervos tenían que pagar para utilizarlos. En la Edad Media los ejes de los Molinos de agua eran de hierro y los cojinetes de madera recubiertos con metal; los primeros Molinos de agua producían entre 2 - 3 HP y más tarde alcanzaron potencias hasta de 50 HP.
El molino de viento es anterior a la rueda hidráulica y fue utilizado en China en el año 400 DC y en Persia en el 1.000 DC, se utilizó para moler trigo y bombear agua.
El torno del alfarero fue quizás el inicio de una verdadera revolución tecnológica ya que condujo al descubrimiento de la rueda, la cual definitivamente fue el pilar fundamental que le permitió al hombre explotar su inteligencia y a que en un futuro cercano lo llevara hasta niveles científicos insospechados. La necesidad del hombre de fabricar cada vez más y mejores vasijas de arcilla lo condujo al invento del torno del alfarero que básicamente estaba constituido por una superficie plana de madera soportada en el centro por un eje de madera vertical, que permitía que todo el conjunto pudiera girar. El eje de madera se apoyaba en su extremo inferior en la concavidad de una piedra y las dos rodillas del artesano servían de guía para mantenerlo centrado cuando él con una mano hacia girar la superficie plana de madera y con la otra rápidamente manufacturaba las vasijas de arcilla. Esta máquina incipiente requería mucho esfuerzo por parte del artesano lo que lo obligó a pensar en nuevos diseños y fue así como reemplazó la utilización de sus rodillas por un buje guía fabricado de piedra o de madera y aumentó la velocidad de giro de la superficie plana de madera hasta unas 100 rpm enrollando alrededor del eje vertical una tira de cuero lo suficientemente larga la cual una persona desenrollaba rápidamente, posiblemente corriendo en línea recta, mientras que otra utilizando sus dos manos confeccionaba la vasija en el menor tiempo posible. Tanto el buje guía como la concavídad de la piedra que soportaba el eje de madera en la parte inferior le plantearon al hombre primitivo verdaderos problemas de desgaste a resolver, ya que para él no resultaba fácil fabricar estos elementos porque carecía de las herramientas adecuadas para hacerlo. Es así como empieza a utilizar sustancias lubricantes de origen vegetal y animal que le ayudarían a reducir el desgaste y a prolongar la vida de servicio de aquellos componentes. El torno del alfarero hizo su aparición en Sumeria en el 3.250 AC, en Siria y Persia en el 3.000 AC y en Egipto en el 2.750 AC
La rueda puede tener su origen al observar el hombre primitivo el tronco de un árbol que rueda ó el movimiento rotacional de la superficie plana de madera del torno del alfarero; la rueda cambió completamente los conceptos hasta entonces conocidos de emplear solamente el movimiento por deslizamiento para el transporte de carga. La transición del trineo a la rueda se logró en el 3.500 AC.
Las primeras ruedas eran toscas , de gran peso y cuyo material era la piedra, luego se fabricaron sólidas de un solo tablón ó por la unión de tres o mas tablas pegadas entre sí por clavos de madera. Luego del descubrimiento del cobre en el año 2.500 AC se le empezó a colocar a las ruedas cintas de cobre con clavos de cobre cuya función era proteger del desgaste la cinta de cobre; se encontraron ruedas de este tipo en Kish (2.750 AC), Ur (2.500 AC) y Susa (2.500 - 2.000 AC ). Los carros primitivos tirados por animales eran construidos con ruedas que giraban sobre un eje rígido ó eran solidarias a él; estos dos diseños le plantearon al hombre primitivo graves problemas de desgaste a resolver ya que en el primer caso se desgastaba la punta del eje de madera lo que implicaba volverlo a fabricar, labor que era muy engorrosa y que consumía mucho tiempo por la carencia de las herramientas adecuadas; en el segundo caso como el conjunto eje y ruedas giraban simultáneamente se desgastaba el eje donde friccionaba con los puntos de apoyo que eran bujes fabricados de madera, una vez que ocurría el desgaste los puntos de apoyo se iban corriendo a lo largo del eje de madera lográndose con esto una mayor utilización de dicho eje pero con esta opción se presentaba una desventaja que era el mayor peso que se debía hacer girar lo cual implicaba un mayor consumo de energía ya fuera utilizando más hombres ó animales. Esta fue quizás una de las más importantes discusiones tribológicas que el hombre primitivo llevó a cabo y que duró decenas de años.
Durante mucho tiempo los griegos y los egipcios utilizaron el carro tirado por caballos tanto como un medio de transporte como para la guerra y los cortejos fúnebres. El carro de combate era un aparato muy dispendioso de fabricar y su posesión en un número mayor podía hacer la diferencia entre ganar ó perder un combate. Los asirios y los egipcios fabricaban las ruedas de los carros de seis, ocho, diez y hasta doce radios, en cambio los griegos usaban con preferencia las ruedas de cuatro radios.
El torno se componía de un eje de madera colocado horizontalmente en dos soportes, entre los cuales había una cuerda arrollada la cual al ser accionada por el ayudante del tornero le imprimía al eje un movimiento rotacional y en el extremo libre del eje el tornero colocaba la pieza que iba a tornear. Entre los objetos que se fabricaban en el torno habían platos ó tazas de madera, hueso, metal, vasos de vidrio muy delgados y partes de columnas de piedra. El torno al no contar con un segundo apoyo ( contra punta en los tornos actuales ) para la pieza que se iba a trabajar, obligaba a fabricar solamente objetos de escasa longitud, en su mayoría planos ó huecos. La forma de construcción del torno y las vasijas que en él se producían hacen indudable que el torno es descendiente directo del torno del alfarero. Esa circunstancia queda confirmada por el hecho de que entre los romanos el obrero que hacía uso del torno no solo se designaba con el nombre de tornero sino también con el de vascularius, esto es, fabricante de vasijas. Una versión posterior del torno contempló la eliminación del ayudante del tornero para lo cual éste con la mano izquierda halaba uno de los extremos de la cuerda y el otro con un dedo del pie izquierdo mientras que con la mano derecha guiaba el cincel.
En la Edad Media se diseñó un torno basado en el torno primitivo en el cual el tornero enrollaba alrededor del huso ó más a menudo de la misma pieza que iba a tornear una cuerda ó una correa que en la parte superior estaba atada a una hoja de madera flexible que hacía las veces de resorte y en la inferior a un pedal que bajaba con la presión del pie del tornero pero que se elevaba enseguida debido a la tensión que le transmitía a la cuerda la hoja flexible; la pieza que iba a tornearse recibía un movimiento de rotación alternativo adelante y atrás, correspondiendo el movimiento adelante a la bajada del pedal, momento en el cual el tornero al girar la madera ó el metal la trabajaba con el cincel, el escoplo, etc. Aún a principios del siglo XIX era posible encontrar en los grandes talleres de Italia infinidad de tornos con cuerdas y hojas flexibles que producían una extraña impresión en el ánimo del ingeniero moderno.
Tenía por objeto retorcer y juntar en un hilo las fibras textiles, para lo cual en un principio se utilizaron dos personas y más tarde una sola la cual con la palma de la mano hacía rodar el hilo por su muslo. Paralelamente con el hilado surgen los telares que permitían transformar el hilo en tejido.
Este aparato se utilizó ampliamente en la agricultura como sistema de riego. Consistía en una especie de balancín de madera que descansaba en su punto medio en dos apoyos en forma de horquilla; en uno de sus extremos se ataba con cuerdas una percha en la cual iba un cubo y en el otro extremo se colocaba un contrapeso, dos hombres caminaban intermitentemente de un lado al otro del balancín haciendo que el cubo bajara y subiera, cuando el cubo bajaba se sumergía dentro de un pozo de agua, llenándose y enseguida los dos hombres se movían hacia el otro lado del balancín haciendo que el cubo con agua subiera y allí otro hombre vertía su contenido en los canales de riego.
La utilización del movimiento rectilíneo con la flecha y del empleo del arco como un cuerpo elástico colector de fuerza deben considerarse como el producto de una civilización más avanzada. La flecha y el arco condujo al desarrollo del tubo de viento que entre los salvajes de América del Sur se utilizó como cerbatana, cuya longitud alcanzaba hasta tres metros y permitía arrojar con gran exactitud bolillas de barro y pequeñas flechas; el tubo de viento se puede considerar como el primer paso hacia el invento del fusil.
Este dispositivo se utilizó por los griegos y romanos para lanzar piedras de gran tamaño y peso sobre los campamentos enemigos con un alto grado de precisión. En su construcción se muestra perfectamente el concepto maquinal al poder acumular una gran cantidad de fuerza utilizando un brazo rígido cuyo movimiento de disparo dimanaba de un resorte de torsión, conformado por tendones, tripas ó pelo de animales.
No se conoce claramente el origen del tornillo y de la tuerca y una de las hipótesis argumenta que fue el resultado de observar la concha del caracol que tiene la forma de una hélice, que a pesar de ser cónica el hombre la fabricó de manera cilíndrica. Otra hipótesis se inclina por la teoría de que el tornillo tuvo su origen en el taladro de movimiento alternativo en el cual la cuerda al enrollarse y desenrollarse en el palo vertical iba dejando unas marcas helicoidales en forma de filetes haciendo las veces del tornillo y la cuerda con sus diferentes vueltas desempeñaba el papel de tuerca. Desde un principio el tornillo se fabricó con movimiento rotacional hacia la derecha conservándose hasta el día de hoy.
Surgió de la necesidad de regular la vida comunitaria en los monasterios; inicialmente las horas eran indicadas por el sonido de una campana al ser golpeada suavemente con una varilla de hierro por un hombre, el cual media el tiempo en un reloj de arena. Los primeros relojes mecánicos fueron hechos por herreros y artesanos y tener un reloj de estos era motivo de orgullo cívico para un pueblo. En la Edad Media la mayoría de las iglesias contaban con un reloj mecánico y el más antiguo que se conoce fue el que se instaló en la catedral de Salisbury en Inglaterra en el año de 1.386,los engranajes y cojinetes de este reloj fueron forjados en hierro sin ningún componente de madera.
INQUIETUDES DE NUESTROS SUSCRIPTORES |
En nuestra empresa contamos con dos grandes sistemas hidráulicos que accionan los motores hidráulicos de las bandas transportadoras de botellas. En algunas ocasiones los retenedores del eje de salida de los motores hidráulicos se dañan permitiendo que el agua jabonosa que se utiliza como lubricante para que las botellas no se caigan, contamina el aceite lo que hace necesario cambiarlo. En una Refinería de petróleo cercana a nuestra empresa están utilizando con éxito la diálisis para aceites contaminados con agua, queremos saber si este proceso lo podemos emplear para recuperar nuestros aceites hidráulicos ya que el volumen de aceite que tenemos guardado alcanza en la actualidad los 2.000 galones.
Cervecería Polar - Valencia ( Venezuela)
La diálisis a los aceites industriales, cuyo nombre se ha popularizado de la diálisis renal en medicina, es un proceso por termovacío en el cual el aceite industrial se somete a altas presiones de vacío y temperatura permitiendo eliminarle 100% el agua que pueda tener en estado libre, diluida, ó emulsionada; es un proceso mucho más eficiente que el de centrifugación y el de filtros coalescentes. Los aceites hidráulicos contaminados con agua, al igual que los aceites industriales utilizados en los equipos de las Refinerías de petróleo como turbinas de vapor, generadores, turbinas de gas, bombas centrífugas, etc, se pueden recuperar mediante la diálisis y volverlos a utilizar en los mismos equipos donde se venían utilizando.
El proceso de dialización de los aceites hidráulicos se lleva a cabo mediante la utilización de dializadores de aceite portátiles en los cuales el aceite se puede recuperar directamente desde los tambores de 55 galones de aceite ó desde grandes depósitos de aceite si éste ha sido almacenado de esta manera. Los grandes fabricantes de aceites le prestan el servicio de dialización a sus clientes ó hay compañías privadas que ya lo hacen. El tiempo promedio para recuperar un aceite hidráulico depende del volumen de agua que tenga y del estado en que se encuentre, así por ejemplo, si el agua está emulsionada con el aceite y tiene un 5% por volumen de agua el tiempo de recuperación del aceite puede ser de 55 galones de aceite cada 2 horas de proceso continuo. Es muy importante tener presente que el aceite una vez que se dialice se debe analizar en el laboratorio para conocer el estado de sus propiedades físico-químicas y proyectar de esta manera la vida de servicio que aun le queda. Si desean conocer más información sobre los procesos de diálisis pueden consultar en nuestra página web www.ingelub.com.co los items: "Dializadores de aceite" y "Diálisis de aceites industriales".
