Modelización y análisis funcional del martillo de vapor patentado por James Nasmyth en 1843

Abstract

En el presente Trabajo de Fin de Máster se ha realizado la modelización 3D del primer martillo de vapor automático, patentado y construido por el ingeniero británico James Nasmyth en 1843, aplicando técnicas de ingeniería inversa y el uso de software de diseño asistido por ordenador SolidWorks. Este modelo permite la recuperación, puesta en valor y preservación de esta importante pieza del patrimonio industrial de fabricación, que constituye un testimonio de la evolución en la ingeniería. Además, puede ser utilizado como herramienta docente, mostrando la arquitectura y funcionamiento de una máquina fundamental en la industria de la forja, cuyo principio de funcionamiento aún permanece. En primer lugar, se ha realizado una exhaustiva revisión bibliográfica sobre la evolución histórica del martillo, destacando el trascendental impacto del martillo de vapor de Nasmyth en el desarrollo industrial de la forja. A partir de documentos históricos, patentes y literatura de la época, se ha reconstruido digitalmente la máquina, obteniéndose un modelo parametrizado que facilita simulaciones y ajustes futuros. Posteriormente, se han efectuado análisis cinemáticos, simulaciones estáticas y análisis analíticos que han permitido identificar los principales movimientos, esfuerzos y deformaciones, entre otros resultados. Cabe destacar que este trabajo se enmarca en el Proyecto de Innovación Educativa “Desarrollo y empleo de herramientas docentes a través de la creación del Museo Virtual de la Escuela de Ingenierías Industriales de la Universidad de Málaga”, con referencia PIE22-094. El modelo desarrollado será incorporado a este museo, pudiendo acceder al modelo digital y a la información sobre su funcionamiento haciendo uso de técnicas de realidad virtual y realidad aumentada, entre otras.

This Master's Thesis presents the 3D modeling of the first automatic steam hammer, patented and built by the British engineer James Nasmyth in 1843, applying reverse engineering techniques and the use of computer-aided design software, SolidWorks. This model enables the recovery, appreciation, and preservation of this significant piece of industrial manufacturing heritage, serving as a testament to engineering evolution. Additionally, it can be used as an educational tool, illustrating the architecture and operation of a fundamental machine in the forging industry, whose working principle remains relevant today. First, an extensive bibliographic review was conducted on the historical evolution of the hammer, highlighting the crucial impact of Nasmyth’s steam hammer on the industrial development of forging. Based on historical documents, patents, and period literature, the machine was digitally reconstructed, resulting in a parameterized model that facilitates future simulations and modifications. Subsequently, kinematic analyses, static simulations, and analytical evaluations were performed, allowing the identification of key movements, stresses, and deformations, among other results. Notably, this project is part of the Educational Innovation Project "Development and Use of Teaching Tools through the Creation of the Virtual Museum of the School of Industrial Engineering at the University of Málaga", reference PIE22-094. The developed model will be integrated into this museum, allowing access to the digital model and information about its operation using virtual and augmented reality technologies, among others.