Antecedentes
En 1644 Torricelli enunció que la presión de la atmósfera era igual a la ejercida por una columna de mercurio de unos 760 milímetros de altura aproximadamente.
En 1654, Von Guericke, con su famoso experimento de Magdeburgo, hizo una espectacular demostró de la inmensa fuerza que la atmósfera podía ejercer. Mostró que cuando dos hemisferios de 50 centímetros de diámetro perfectamente ajustados eran unidos de manera que formasen una esfera y se hacía el vacío en su interior, dos tiros de ocho caballos cada uno no podían separarlos. En otro experimento más inmediatamente relacionado con la historia de la máquina de vapor mostró que cuando se creaba un vacío parcial bajo un émbolo de grandes dimensiones introducido en un cilindro, la fuerza sumada de cincuenta hombres no podía evitar que la presión atmosférica llevase el émbolo al fondo del cilindro.
Tales experimentos dieron vida a la idea de que si se pudiese encontrar algún medio sencillo para crear el vacío repetidas veces se podría utilizar la presión atmosférica como una ventajosa fuente de energía. En ello se basan las máquinas de vapor llamadas atmosféricas.
Máquinas atmosféricas
Las primeras máquinas de vapor fueron llamadas con bastante frecuencia máquinas atmosféricas, puesto que era la presión de la atmósfera la que proporcionaba la fuente motriz. Después de varios intentos con distintos sistemas para conseguir el vacío necesario, el primero en utilizar el vapor de agua para este fin fue Denis Papín (1647-1714). En 1687 publica la Descripción y empleo de la nueva máquina para elevar el agua, obra en la que describe el funcionamiento básico de su máquina neumática, consistente en un cilindro vertical en el que se mueve un pistón como consecuencia del vapor del agua calentada en el fondo del cilindro. El vapor hace ascender el pistón, el cual era sostenido en el punto más alto de su recorrido. A continuación se enfriaba el cilindro con lo que el vapor condensaba, soltándose a continuación el pistón que es empujado hacía el fondo por la presión atmosférica.
La máquina de Papin no tenía demasiada importancia práctica, pero estableció el principio vitalmente importante de que se podía utilizar el vapor para mover un émbolo hacia arriba y hacia abajo en el interior de un cilindro.
En 1698, el mecánico inglés Thomas Savery (1650-1715) construye una máquina para bombear el agua de las minas de Cornualles, siendo esta la primera vez que se emplea la presión del vapor como fuerza motriz para un uso industrial. La máquina de Savery fue perfeccionada por Thomas Newcomen (1663-1729) con su máquina atmosférica, que en 1712 estaba ya en funcionamiento, y que durante casi un siglo se empleó para achicar agua de las minas.
La máquina de Watt
El rendimiento de la máquina de Newcomen era poco satisfactorio, más que nada porque el vapor se enfriaba en el propio cilindro. De ello se dio cuenta un mecánico escocés llamado James Watt (1736-1819), quien al reparar una máquina de Newcomen introduce en ella importantes modificaciones. Hace que el vapor se condense en un recipiente especial, el condensador, que conecta con un tubo al cilindro al que, además, cierra por sus dos extremos. De esta forma se podía mantener siempre caliente el cilindro, ahorrándose una importante cantidad de combustible. Además introduciría otros adelantos en su máquina , como un mecanismo para regular la distribución del vapor,máquina de doble efecto, y una varilla que une el émbolo con un balancín articulado, la biela, por lo cual el movimiento rectilíneo se hace circular.
Las mejoras que realizó en la máquina de Newcomen dieron lugar a la conocida como máquina de vapor de agua, que resultaría fundamental en el desarrollo de la primera Revolución Industrial, tanto en Inglaterra como en el resto del mundo.
Biografía de Watt
Fue un ingeniero escocés. Nacido en Greenock junto a la ciudad de Glasgow. Su padre fue inventor naval, y contratista, mientras que su madre, Agnes Muirhead, provenía de una familia distinguida y poseía una buena educación, ambos practicaban el presbiterianismo y eran miembros activos del movimiento Covenanter. Su abuelo, Thomas Watt, fue profesor de matemáticas y magistrado de la baronía de Cartsburn.
Su delicado estado de salud durante su infancia provocó que no asistiera al colegio con regularidad, siendo educado fundamentalmente por su madre, asistiendo posteriormente a la escuela de Gramática de Greenock. Demostró gran habilidad manual y aptitudes para las matemáticas, mientras que no le interesaron el latín y el griego.
James Watt vivió y trabajó en Glasgow y Birmingham. Fue un miembro clave de la Sociedad Lunar. Muchos de sus escritos se conservan en la biblioteca Birmingham. Falleció el 25 de agosto de 1819 en Heathfield, en su casa situada en Handsworth, Inglaterra, a la edad de 83 años.
- Sus logros como ingeniero
Watt inventó el movimiento paralelo para convertir el movimiento circular a un movimiento casi rectilíneo, del cual estaba muy orgulloso, y el medidor de presión para medir la presión del vapor en el cilindro a lo largo de todo el ciclo de trabajo de la máquina, mostrando así su eficiencia y ayudándolo a perfeccionarla.
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