Historia de la Máquina de vapor

La máquina de vapor tiene un recorrido que podría iniciarse desde el siglo I con los griegos. Un artefacto, al que se le denomina eolípila, fue creado con base en la fuerza que genera el agua al cambiar de estado. La evaporación se realiza en un compartimiento inferior, similar al de una olla puesta en fuego, pero sellada. En la superficie del contenedor, dos tubos paralelos sostienen un cilindro que, a su vez, trasportan el vapor a su interior. Del compartimiento esférico o cilíndrico se derivan dos tubos pequeños en los extremos opuestos que hacen rotar la base de la que parten. La creación es atribuida a Herón de Alejandría, historia que se recoge en el corto animado Герон de 1979, producido por los estudios Экран. Aunque la expansión del vapor como fuerza mecánica se plantea en la eolípila, es difícil establecer si en la edad antigua se consideró como una fuente de energía. El principal uso mecánico del vapor se dio en la Revolución Industrial, a finales del siglo XVIII, provocando un incremento económico y tecnológico bastante importante en Occidente.

La primera patente conocida sobre un sistema que emplea la expansión del vapor aparece en 1606. Se le atribuye a Jerónimo de Ayanz y Beaumont. El militar español, entre sus saberes, contaba con las disciplinas de pintura, música y cosmografía. La contaminación de aire y la constante acumulación de agua en las minas llevaron a Jerónimo a pensar una forma para sacar el agua estancada hasta la superficie. El sistema de desagüe que implantó consistía en usar la presión atmosférica para subir el agua contaminada. El vapor impulsaba el agua fuera de las minas por medio de unas tuberías. El aristócrata inglés que inventó, en 1663 la, considerada primera, máquina de vapor, se llamó Edward Somerset. Su interés por la mecánica lo llevó a querer aplicar la fuerza del vapor: al tomar un cañón, llenarlo de tres cuartas partes, sellarlo y ponerlo a fuego durante 24 horas, presenció cómo el agua se elevaba a más de cuarenta pies de altura.

A pesar de los antecedentes del invento, la máquina de vapor es considerada como un avance británico debido a la propia Revolución Industrial. La construcción del motor a vapor se debe a múltiples experimentos y aportaciones que se realizaron con el fin de mejorar el invento y contribuir al avance comercial que demandaba el contexto. Entre los múltiples inventores destacan tres en particular: Thomas Savery, Thomas Newcomen y James Watt. Savery, al igual que Ayanz, se enfrentó a los problemas del agua contaminada dentro de las minas; creó un sistema de tuberías que impulsaba el agua hacia la superficie de los edificios o túneles por medio de la presión que partía de un contenedor con forma ovalada similar a una olla. Este contenedor era alimentado con vapor por medio de una válvula en otro cilindro. Su invento fue llamado como “máquina de fuego” y fue presentado al rey William III en 1698. Las condiciones de la época no lograron proporcionar a Savery los elementos necesarios para una fuerte presión; no pudo emplearse en las minas. Thomas Newcomen perfeccionó la idea de Savery; en 1712 el invento tuvo éxito y fue instalado en varias minas sacando agua desde cuarenta y seis metros de profundidad. La máquina usaba la presión atmosférica, tal como lo hacía Ayanz, pero Newcomen empleó una balanza en la que hacía contrapeso en un extremo y halaba un émbolo del otro permitía mayor presión. El cilindro, con el émbolo dentro, lograba un vacío, en conjunto con la presión atmosférica, que amplificaba la fuerza del vapor.

Aunque tuvo éxito, la máquina de Newcomen aún presentaba defectos, y con ayuda de Joseph Black, James Watt intentó perfeccionarla. En las diferentes pruebas se dio cuenta de la pérdida de fuerza por las fugas de vapor. Decidió eliminar las fugas para aminorar el consumo de combustible. El problema estaba en el enfriamiento del cilindro cuando éste producía el vacío. La respuesta era el empleo de un condensador separado del cilindro. El desarrollo provocó la quiebra de Watt, que se vio obligado a abandonar el proyecto entre 1765 y 1767. Watt retomaría la fabricación del condensador gracias a la aparición de John Roebuck; en 1768 Se construyó un modelo funcional que, aún imperfecto, logró su cometido. El empresario Matthew Boulton, luego de que Watt presentara la patente, ingresó al proyecto y ayudó al perfeccionamiento de la máquina de vapor, logrando el éxito necesario en 1774, en Kinneil, bajo la firma Boulton & Watt. Muchas de las mejoras añadidas van desde un paralelogramo hasta el empleo del vapor por ambos lados del pistón que logran un doble efecto. Todas las mejoras fueron implementadas por Watt a lo largo del perfeccionamiento. La última mejora fue la del movimiento rotativo, ampliando el uso de la máquina a muchas más funciones, además de bombear agua; la máquina se convirtió en un motor de gran poder, la base necesaria para la Revolución Industrial.

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