Máquina de vapor
Antes de la máquina de vapor, si se quería generar un movimiento útil -moler trigo, aserrar troncos, bombear agua- había que recurrir a las fuerzas naturales. Se podía aprovechar el viento o el agua, con molinos. O se podía utilizar la fuerza muscular de los animales domésticos o, en su defecto, la propia.
Pero todas estas fuentes de energía, por sí mismas, tienen serias limitaciones. El viento y el agua no son portátiles: hay que ir donde están, y su energía no puede utilizarse en otro lugar. El viento, sobre todo, no es fiable: el viento sopla cuando quiere, y no se puede encender o apagar. Y todos ellos son limitados: no se puede hacer el río más fuerte, ni diseñar un caballo más eficiente.
La importancia de la máquina de vapor es que era una forma de convertir el calor en movimiento. Con este ingenioso dispositivo, ahora podíamos utilizar combustible en lugar de viento, agua o fuerza muscular. De hecho, la máquina de Newcomen se llamó originalmente “máquina de fuego”.
El combustible puede transportarse, por lo que los motores pueden funcionar en cualquier lugar. El combustible puede quemarse en cualquier momento, y puede arrancarse y detenerse a voluntad. Si se necesita más energía, se puede utilizar más combustible, tanto como sea posible. Y gracias a las innovaciones mecánicas, podemos mejorar la eficiencia y la potencia de los motores.
¿Y si la máquina de vapor no se hubiera inventado nunca?
La Revolución Industrial comenzó en Inglaterra y luego se extendió por toda Europa y después por América del Norte a finales del siglo XVIII y principios del XIX, cuando la vida de la gente corriente cambió drásticamente, para siempre, gracias a una serie de inventos de ingeniería y logros industriales que permitieron a la industria desarrollarse tan rápidamente que la sociedad apenas podía seguir su ritmo.
El objetivo último de la Revolución Industrial era depender menos de la mano de obra humana en los procesos de fabricación y modificar los pasos industriales que solían ser impulsados por el hombre a otra forma impulsada por las máquinas, que era una idea que ocupaba las mentes de los ingenieros e industriales desde muchos años antes. Este sueño se hizo realidad en esta época gracias a una serie de inventos y descubrimientos de la ingeniería. Entre ellos, el descubrimiento de la energía de vapor y la invención y desarrollo de la máquina de vapor.
En un principio, la energía del vapor se desarrolló lentamente a lo largo de varios cientos de años, progresando a través de dispositivos caros y bastante limitados a principios del siglo XVII, hasta llegar a aplicaciones realmente prácticas a principios de la Revolución Industrial. La máquina de vapor fue una de las tecnologías más importantes de la Revolución Industrial. Era un dispositivo sencillo que utilizaba agua hirviendo para crear un movimiento mecánico que se utilizaba en trabajos útiles.
¿Cómo mejoró la máquina de vapor la fabricación y el transporte?
Iniciado por la creciente necesidad de materias primas, el desarrollo de la energía de vapor desencadenó una reacción en cadena. Para bombear el agua de las minas, se construyeron máquinas de vapor cerca de las explotaciones mineras. Como estas máquinas de vapor funcionaban con carbón, la minería del carbón se volvió rentable, un sistema mutuamente beneficioso. La energía del vapor se convirtió en la fuente de energía de muchas máquinas y vehículos, lo que abarató y facilitó la producción de productos básicos en grandes cantidades. Esto, a su vez, aumentó la demanda de materias primas utilizadas para construir más máquinas que pudieran producir aún más productos básicos. Esta interdependencia se aceleró durante la Revolución Industrial, y permite comprender los factores clave que iniciaron el proceso social que hoy, a su vez, da lugar a la revolución del Antropoceno.
Solía pensar que las máquinas de vapor sólo se utilizaban en los trenes, así que me sorprendió conocer la importancia de esta máquina. Los humanos crearon algo muy poderoso a partir de algo tan simple como el vapor. La máquina de vapor es un buen ejemplo de cómo el esfuerzo constante de la humanidad por la innovación y el desarrollo ha cambiado el mundo. Abrió nuevas dimensiones de posibilidades.
¿Por qué la máquina de vapor fue tan importante para la industrialización?
Las máquinas de vapor son mecanismos que utilizan el calor para crear vapor, que a su vez realiza procesos mecánicos, conocidos generalmente como trabajo. Aunque varios inventores e innovadores trabajaron en diversos aspectos de la utilización del vapor para obtener energía, el principal desarrollo de las primeras máquinas de vapor implica a tres inventores y tres diseños principales de motores.
La primera máquina de vapor utilizada para trabajar fue patentada por el inglés Thomas Savery en 1698 y se utilizaba para bombear agua de los pozos de las minas. El proceso básico consistía en un cilindro que se llenaba de agua. A continuación, se suministraba vapor al cilindro, desplazando el agua, que salía a través de una válvula unidireccional. Una vez expulsada toda el agua, se rociaba el cilindro con agua fría para bajar su temperatura y condensar el vapor del interior. Esto creaba un vacío en el interior del cilindro, que luego extraía más agua para rellenar el cilindro, completando el ciclo de la bomba.
Otro inglés, Thomas Newcomen, mejoró la bomba de Savery con un diseño que desarrolló hacia 1712. El motor de Newcomen incluía un pistón dentro de un cilindro. La parte superior del pistón estaba conectada a un extremo de una viga pivotante. En el otro extremo de la viga se conectaba un mecanismo de bombeo, de modo que el agua era aspirada cada vez que la viga se inclinaba hacia arriba en el extremo de la bomba. Para impulsar la bomba, se suministraba vapor al cilindro del pistón. Al mismo tiempo, un contrapeso tiraba de la viga hacia abajo en el extremo de la bomba, lo que hacía que el pistón subiera hasta la parte superior del cilindro de vapor. Una vez que el cilindro estaba lleno de vapor, se rociaba agua fría dentro del cilindro, condensando rápidamente el vapor y creando un vacío dentro del cilindro. Esto hacía que el pistón bajara, moviendo la viga hacia abajo en el extremo del pistón y hacia arriba en el extremo de la bomba. A continuación, el ciclo se repetía automáticamente mientras se aplicaba vapor al cilindro.