Tornillo de Arquímedes para niños
Un tornillo de Arquímedes es una máquina sencilla que se usa para subir agua, granos o incluso tierra de un lugar bajo a uno más alto. Imagina un tubo grande con una espiral giratoria dentro, como un sacacorchos gigante. Cuando esta espiral gira, empuja el material hacia arriba.
Se cree que esta máquina fue inventada hace mucho tiempo, alrededor del siglo III antes de Cristo, por el famoso científico griego Arquímedes, de quien toma su nombre. Sin embargo, es posible que ya se usara en el Antiguo Egipto mucho antes. Desde entonces, se ha utilizado para bombear líquidos y transportar materiales. A veces se le llama "tornillo sin fin" porque su movimiento parece no tener fin.
Hoy en día, el tornillo de Arquímedes no solo se usa para agua, sino también para mover sólidos en muchas industrias, desde pequeñas aplicaciones hasta grandes proyectos.
Contenido
Historia del Tornillo de Arquímedes
El tornillo de Arquímedes es una de las bombas más antiguas que existen. Los primeros registros de un tornillo de agua se encuentran en el antiguo Egipto, antes del siglo III a.C. El diseño egipcio original consistía en tubos enrollados alrededor de un cilindro. Al girar todo el conjunto, el agua subía por el tubo en espiral. Más tarde, se hizo un diseño con una ranura en espiral tallada en un cilindro de madera, cubierto con tablas o láminas de metal.
Algunos historiadores creen que este invento pudo haberse usado para regar los Jardines Colgantes de Babilonia, una de las Siete Maravillas del Mundo Antiguo. Incluso hay una inscripción de un rey asirio llamado Senaquerib (que vivió entre el 704 y el 681 a.C.) que podría describir la fabricación de tornillos de agua de bronce unos 350 años antes de Arquímedes.
El tornillo de agua llegó a Grecia desde Egipto. El científico Arquímedes lo describió alrededor del año 234 a.C., cuando visitó Egipto. Aunque Arquímedes nunca dijo haberlo inventado, el historiador Diodoro le atribuyó la invención 200 años después. En la Antigua Grecia y el Imperio Romano, estos tornillos se hacían girar a menudo con la fuerza humana, pisando la parte exterior del aparato.
En el año 1405, el ingeniero alemán Konrad Kyeser añadió una manivela al tornillo de Arquímedes en su libro Bellifortis. Esto hizo que fuera mucho más fácil de usar que el método de pisar el tubo.
¿Cómo funciona un Tornillo de Arquímedes?
Un tornillo de Arquímedes está formado por una espiral (como la rosca de un tornillo) dentro de un tubo. Este aparato se mueve con la ayuda de un motor, un molino o incluso a mano. Cuando el tornillo gira, el líquido o material que está en la parte de abajo es empujado hacia arriba por la superficie en espiral. Se usó mucho para regar campos y para sacar agua de minas o lugares difíciles de alcanzar.
Es importante que el tubo no esté completamente lleno de agua. Debe haber algo de aire junto con el agua en cada "cucharada" que sube. Si la parte de abajo del tubo está totalmente sumergida y no puede entrar aire, la bomba deja de funcionar. Esto es porque las bolsas de agua necesitan estar separadas por bolsas de aire para que el tornillo pueda moverlas hacia arriba.
La superficie entre el tornillo y el tubo no necesita ser totalmente hermética (que no deje pasar nada). Siempre que la cantidad de agua que sube en cada vuelta sea mayor que la que se escapa, el sistema funciona bien. Si un poco de agua se filtra a la sección de abajo, el siguiente segmento del tornillo la volverá a subir.
En algunos diseños, el tornillo y el tubo exterior giran juntos, en lugar de que el tornillo gire dentro de un tubo fijo. Esto se podía lograr sellando el tornillo al tubo con resina o fundiéndolos juntos en una sola pieza de bronce.
Los tornillos de agua griegos y romanos eran más sencillos que los pesados dispositivos de bronce de Senaquerib. Se construían con tiras de madera (o a veces láminas de bronce) formando una doble o triple espiral alrededor de un poste de madera. Luego, se construía un cilindro alrededor de las espirales con tablas largas y estrechas, selladas con brea para que fueran impermeables.
Los estudios muestran que la cantidad de material que puede mover un tornillo de Arquímedes depende de la profundidad a la que entra el material, el diámetro del tornillo y la velocidad a la que gira.
Usos Modernos del Tornillo de Arquímedes
Además de su uso en sistemas de riego, el tornillo de Arquímedes tiene muchas aplicaciones hoy en día:
- Recuperación de tierras: Se usa para sacar agua de áreas cerradas que se ganan al mar, ayudando a drenar la tierra para la agricultura.
- Estabilización de edificios: En 2002, el ingeniero John Burland usó tornillos de Arquímedes para estabilizar la Torre de Pisa. Retiró pequeñas cantidades de tierra húmeda debajo del lado norte de la torre para corregir su inclinación.
- Plantas de tratamiento de agua: Son muy útiles en las plantas que limpian el agua, ya que pueden manejar diferentes cantidades de agua y sólidos que flotan en ella.
- Transporte de materiales: Se encuentran en máquinas como sopladores de nieve o elevadores de grano. Son excelentes para mover granos en los sistemas de silos.
- Piscifactorías: Se usan para levantar peces de forma segura y transportarlos a otro lugar sin tener que tocarlos directamente.
- Fuentes de chocolate: ¡Sí, también se usan en las fuentes de chocolate para que el chocolate fluya!
- Generación de energía: Las turbinas de tornillo de Arquímedes son una forma nueva de generar electricidad en pequeñas centrales hidroeléctricas, incluso en lugares con poca caída de agua. Su baja velocidad de giro es buena para la vida acuática y los peces.
Variantes del Tornillo de Arquímedes
El tornillo de Arquímedes también puede funcionar al revés. Si se vierte agua por la parte superior del tornillo, este gira y puede accionar un generador eléctrico para producir energía. Muchas centrales eléctricas pequeñas en lugares como Inglaterra usan este método.
Un "transportador de tornillo" es un tornillo de Arquímedes dentro de un tubo, movido por un motor. Se usa para llevar materiales de un extremo a otro, especialmente materiales granulados como gránulos de plástico o granos de cereales. También puede transportar líquidos. En la industria, se usa para medir y entregar una cantidad específica de material en un proceso.
Una variante del tornillo de Arquímedes se encuentra en algunas máquinas de moldeo por inyección y extrusión de plásticos. Estas máquinas usan un tornillo con un paso que se va haciendo más pequeño para comprimir y derretir el material. También se usa en los compresores de aire de tornillo rotativo. A una escala mucho mayor, los tornillos de Arquímedes con paso decreciente se utilizan para compactar materiales de desecho.
Galería de imágenes
-
Imagen de un tornillo de Arquímedes, en la Enciclopedia Chambers (Filadelfia: J. B. Lippincott Company, 1875)
-
Tornillo de Arquímedes de madera.
-
Un tornillo de Arquímedes manual en un parque urbano de la ciudad de Bonndorf
-
Imagen en el libro de Vitruvio "The Ten Books on Architecture". (De architectura) Morris Hicky Morgan. Cambridge: Harvard University Press. London: Humphrey Milford. Oxford University Press. 1914.
-
Otra imagen del libro de Vitruvio
-
Un tornillo de Arquímedes manual siendo usado para subir agua en la plaza del mercado de la ciudad de Heide (Alemania)
-
Tornillo en Fort Fun Abenteuerland
-
Tornillo en Norden, Alemania
-
Tornillo en la Riserva naturale Valle dell'Aniene (Roma)
Véase también
En inglés: Archimedes' screw Facts for Kids
- Máquina hidráulica
- Bomba hidráulica
- Mecanizado
