La máquina de vapor es uno de los inventos básicos de la Revolución Industrial, de tal forma que algunos autores señalan el año de su patente (1769) como el de inicio de la misma. Fue el motor de la Primera Revolución Industrial y el que, de alguna forma, la hizo irreversible.
Su invento tuvo precedentes en los que se basó:
- Savery (1650-1715) patentó una máquina de vapor (1698) para el desagüe de las minas y excavaciones: "el empleo de la máquina para elevar agua se recomienda por sí misma por su facilidad y bajo coste"
En esta página se describe su funcionamiento
- En 1712 el vendedor de hierro Tomas Newcomen mejoró la máquina de Savery y solucionó la mayor parte de sus inconvenientes, aunque presentaba limitaciones de uso y solo era rentable utilizarla en las minas ya que consumía mucho carbón. Ver una descripción de su funcionamiento en: http://enciclopedia.us.es/index.php/M%C3%A1quina_de_Newcomen
Hacia 1760, la Universidad de Glasgow encargó a un joven constructor de instrumentos, J. Watt, la reparación de una máquina modelo Newcomen. Al observar sus limitaciones, procuró superarlas introduciendo importantes cambios para mejorar su rendimiento y gastar bastante menos combustible. Convirtió la máquina de Newcomen en eficaz y adaptables a más situaciones. Así pues, su invento de la máquina de vapor se basó en los trabajos de Newcomen.
La máquina de vapor es un motor de combustión externa que transforma la energía térmica contenida en el vapor de agua en energía mecánica. En los dibujos anteriores se ve bien el funcionamiento: se calienta agua en una caldera cerrada (el combustible es carbón), el vapor de agua generado llega a un cilindro en el que hay un pistón que se mueve empujado por la expansión del vapor a presión. Mediante un balancín, el movimiento de subida y bajada del pistón del cilindro se transforma en un movimiento de rotación que acciona una rueda (de una locomotora, un telar....).
El siguiente vídeo explica, de manera sencilla, los antecedentes de la máquina de vapor y las aportaciones de J. Watt.Watt obtuvo un préstamo de su amigo el científico Joseph Black y se asoció con John Roebuck, como socio capitalista. Watt patentó su máquina en 1769 como "Método para disminuir el consumo de vapor y de combustible en máquinas de calor". Poco más adelante (1772), debido a su delicada situación financiera, Roebuck se desprendió de su parte del negocio en favor de Matthew Boulton. Comenzó la colaboración de 25 años entre Watt y Boulton.
"Dos son los motivos que me han impulsado a ofreceros mi apoyo: mi afecto hacia Usted y el que tengo hacia un proyecto tan rentable y genial. He pensado que vuestra máquina, para producir del modo más ventajoso posible, requeriría dinero, una adecuada realización y una amplia publicidad, y que el mejor modo de que Vuestro invento sea tenido en la debida consideración y para que se haga justicia, sería el de sustraer la parte ejecutiva del proyecto de las manos de esta multitud de ingenieros empíricos que, por ignorancia, falta de experiencia y de los necesarios incentivos, serian responsables de un trabajo malo y descuidado: y todos ellos son fallos que afectarían a la reputación del invento. Para obviarlo y obtener el máximo beneficio, mi idea es la de instalar una manufactura cerca de la mía, a orillas de nuestro canal, en donde podría poner todo lo necesario para la realización de las máquinas. Con esta fábrica podremos suministrar a todo el mundo máquinas de cualquier tamaño. Con estos medios y con Vuestra asistencia podremos contratar y enseñar a algún buen obrero (dándole instrumentos mucho mejores que los que cualquier otro, para producir una sola máquina, le entregaría) y podremos poner a punto Vuestro invento con un coste inferior en un veinte por ciento al de cualquier otro sistema y con una diferencia en cuanto a la precisión similar a la que existe entre el producto de un herrero y el de un constructor de instrumentos matemáticos. Y así las cosas, no tendría sentido producir sólo para tres condados, sino que sería mucho más conveniente producir para todo el mundo."
Carta de Boulton a Watt. El futuro de la máquina de vapor. 7 de febrero de 1769.
Fruto de esta colaboración fue la introducción de muchas mejoras en la máquina de vapor (casi todas de Watt) como la producción de movimiento rotatorio, el pistón de doble acción, el indicador de presión, y el control centrífugo automático de la velocidad de la máquina. Fabricaron muchas máquinas que se fueron aplicando a diversos sectores de la producción y el transporte.
"La máquina de vapor permanecerá siempre asociada al nombre de James Watt. Fue una mejora decisiva; redujo el consumo de combustible de la máquina y permitió que se pudiera utilizar en casi cualquier parte [...]. El rendimiento del combustible pasó de menos de un 1% en la máquina de Newcomen a un 4,5% aproximadamente en la de Watt [...]. La obra de Watt combinaba el genio inventivo con el afán de bajar los costes. El mismo Watt decía [...] que "su mente perseguía la construcción de máquinas que fueran tan baratas como buenas" [...]. En la historia de la tecnología, Watt es comparable a Pasteur en la biología, a Newton en la física o a Beethoven en la música". J. MOKYR, La palanca de la riqueza, 1993