Maquina a vapor

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Newcomen

La maquina de Newcomen fué un modelo de máquina de vapor atmosférica utilizada para bombear agua de las minas. Desarrollada entre 1705 y 1725 por el inventor Thomas Newcomen, perfeccionaba el modelo de Thomas Savery, no obstante fue sustituida en ese mismo siglo por la exitosa máquina de vapor de James Watt.

La máquina constaba de un generador de vapor, cilindro y pistón donde se condensaba el vapor inicialmente mojando su superficie con agua fría y posteriormente inyectando además en su interior un chorro de agua y consiguiendo así hasta 10 o 12 golpes por minuto. El émbolo movía a su vez a través de un mecanismo de palanca las bombas que se empleaban en el agotamiento —extracción de agua— de las minas. Salvo la automatización de las válvulas introducida por el joven Potter, la máquina de Newcomen no sufrió modificaciones de importancia durante años. Más tarde John Smeaton estudió experimentalmente las proporciones más adecuadas de la máquina de Newcomen determinando que los cilindros debían ser de mayor longitud que los que se venían empleando y que por lo general las calderas eran demasiado pequeñas. En 1774 construyó en Long Benton la primera máquina de este tipo.

A mediados del siglo XVIII la máquina de Newcomen se utilizaba extensivamente en los distritos mineros de Inglaterra y se había exportado a otros países europeos sin embargo el elevado consumo de combustible que exigía su funcionamiento dificultó su aplicación en otras actividades industriales o en el suministro de agua potable, a pesar de ello, incluso despues de la invención de Watt se siguieron construyendo.

Jame Watt

Ya en 1759 Robinson había llamado la atención de Watt acerca del vapor proponiendo su uso para impulsar carruajes. Aun cuando Watt no conocía nada acerca del vapor construyó un modelo que no funcionó y aunque nada más se supo de aquél proyecto el interés de Watt por el vapor no decayó. Los años siguientes estudió todo lo publicado sobre el particular y en 1761 comenzó a realizar sus propios experimentos a pesar de no haber visto aun ninguna máquina de vapor. Más tarde descubrió que la universidad había adquirido un ejemplar de la máquina de Newcomen para las clases de filosofía natural que se estaba reparando en Londres. Probablemente a solicitud suya la máquina se llevó a Glasgow en 1763 para que fuera puesta a punto por Watt, sin embargo, una vez reparada tras tres o cuatro golpes dejaba de funcionar.
Hito en Glasgow Green. La inscripción reza «Cerca de este lugar en 1765 James Watt concibió la idea del condensador separado para la máquina de vapor patentado en 1769.»
Hito en Glasgow Green. La inscripción reza «Cerca de este lugar en 1765 James Watt concibió la idea del condensador separado para la máquina de vapor patentado en 1769.»

Sus estudios de aquél modelo le condujeron a la invención del condensador separado en 1765 que fue patentado por Watt y Roebuck en 1769. Tal como lo relata el propio Watt: «Estaba en el Parque de Glasgow. Había ido a dar un paseo en una espléndida tarde de sábado. Entré en el Parque por la puerta del comienzo de la calle Charlotte y pasé junto al viejo lavadero. Mientras tanto meditaba sobre la máquina y había alcanzado la casa del pastor cuando la idea me vino a la cabeza, como el vapor era un cuerpo elástico se precipitaría en un vacío y si se comunicara el cilindro con un depósito exhausto se precipitaría en su interior y allí se condensaría sin enfriar el cilindro. Comprendí entonces que debía separar el vapor condensado y el agua de inyección si utilizaba un chorro como el de la máquina de Newcomen. Dos ideas se me ocurrieron. Primero, el agua podría purgarse mediante un tubo descendente hasta una profundidad de 35 ó 36 pies y el aire aspirarse con una pequeña bomba; segundo, hacer la bomba lo bastante grande para extraer ambos, agua y aire. No había llegado aun al campo de golf cuando la idea se compuso en mi mente.»

Esta fue clave en el desarrollo de la máquina de vapor y el periodo inicial de 14 años de explotación fue ampliado por un acta parlamentaria hasta los 30 garantizando el monopolio en la construcción de máquinas de vapor con condensador —en definitiva de todas las máquinas de vapor— hasta 1800 para la firma Boulton & Watt fundada en 1775, después que Roebuck virtualmente arruinado se viera obligado a transferir sus derechos sobre la patente a Matthew Boulton.
Estatua de James Watt en Birmingham. Junto a él su célebre condensador separado.
Estatua de James Watt en Birmingham. Junto a él su célebre condensador separado.

Al invento del condensador separado le siguieron otros no menos importantes —particularmente orgulloso, y no sin motivo, se sentía del invento del movimiento paralelo— que convirtieron la máquina de vapor en un motor eficiente y económico para todo tipo de industrias.

Gracias a la patente de 1769 pudieron Watt y Boulton frenar las iniciativas de otros ingenieros de la época que vislumbraban las posibilidades de la máquina de vapor en particular para la locomoción aunque no consiguieron evitar la «fuga de cerebros» de sus instalaciones y la construcción de máquinas por ellos patentadas y por las que no cobraban. Curiosamente Watt patentó en 1784 el carruaje a vapor pero pronto abandonó el proyecto creyéndolo inviable en aquél momento. Se da la circunstancia de que William Murdoch empleado de la firma y colaborador inestimable en muchas de las invenciones de Watt les propuso a él y a Boulton ese mismo año la construcción de una locomotora de vapor que había diseñado. La respuesta fue negativa, más aun, enterado en 1786 de los planes de Murdoch de fabricar un modelo patentado por él, Watt le envió una carta a Boulton pidiéndole que le hiciera desistir en los siguientes términos: «Lamento profundamente que W. M. aun se ocupe del carruaje a vapor asegurado por mí en una de mis patentes (...) He reservado el campo para mí y no permitiré que se traspase. (...)». Watt era consciente de que la inviabilidad del carruaje a vapor se debía al peso del condensador y a la gran cantidad de agua necesaria por lo que sabía que sería necesario desarrollar máquinas compactas de alta presión que descargaran a la atmósfera el vapor expansionado sin necesidad de condensador. Consciente de las dificultades del proyecto no se decidió a abordar el problema e incluso trató sin éxito de que fueran prohibidas las máquinas de alta presión debido al riesgo de explosión que si bien existía pudo llegar a controlarse mediante cada vez más refinadas válvulas de seguridad.

Con respecto a la navegación a vapor Watt tenía una postura algo diferente ya que la creía posible. En 1785 Patrick Miller y James Taylor encargaron a William Symington la construcción de un motor a vapor para la rueda de palas de un barco. Tras un experimento exitoso se pusieron en contacto con Boulton y Watt buscando algún tipo de colaboración. Watt contestó con arrogancia que la máquina de Symington infringía su patente «pero como creemos que es un aparato mecánico tan defectuoso que no puede causarnos un perjuicio inmediato, estimamos mejor dejar que sean juzgados primero por la Madre Naturaleza antes de llevarles a un juicio terrestre». Años más tarde Symington construyó el primer barco de vapor europeo en entrar en servicio pero la dura crítica de Watt no iba descaminada y Foulton en 1807 contrató a Boulton & Watt, entonces a cargo de sus respectivos hijos, la construcción del motor del Clermont, desde entonces los constructores de barcos fueron importantes clientes de la firma.

Lo cierto es que Watt dudaba sobre la conveniencia de diversificar sus actividades, ya que ello le obligaría a dejar de lado los negocios en los que estaba inmerso, y parecía no vislumbrar las inmensas posibilidades que el futuro deparaba a su invención. En 1785 escribía a Boulton previniéndole del bomm en la industria del algodón: «Si vuelves a casa por Manchester por favor no busques pedidos de máquinas de hilanderías de algodón porque tengo entendido que se están levantando tantas fábricas junto a ríos caudalosos que el negocio puede pronto estancarse». En realidad no fue el caso y quince años más tarde habían construido 84 máquinas para dicha industria.

Pero tampoco le entusiasmaba la idea de que alguien se le pudiera adelantar, actitud no muy loable, y con frecuencia cuando oía hablar de una idea nueva contestaba «tuve la idea hace tiempo pero no la desarrollé» cuando no «esa idea la patenté yo». Con frecuencia se ha criticado la actitud de Watt en la defensa de sus patentes, de por sí tan genéricas que abarcaban casi cualquier máquina, alegando que las continuas negativas a permitir la explotación del condensador separado retrasaron de hecho los avances en el desarrollo de la locomoción a vapor y en el perfeccionamiento de la misma máquina. Así consiguió frustar hasta el vencimiento de su patente en 1800 la puesta en práctica además de las citadas de la invención de Hornblower del motor compound o la máquina de Bull y Trevithick para el agotamiento de las minas que presentaba ventajas frente al modelo de Watt. En definitiva si grande fue su ingenio para perfeccionar la máquina de vapor no tuvo menos mérito el aprovechamiento que hizo de la ley de patentes en su favor.

Bien es cierto que él respetó igualmente las patentes de los demás y en particular la del mecanismo biela-manivela cuya concesión, a pesar de considerar absurda, no objetó, acaso por miedo a abrir la caja de Pandora pensando que la siguiente patente impugnada pudiera ser la suya. El problema lo resolvió patentando no una sino cinco formas de convertir el movimiento alternativo del émbolo en movimiento de rotación.


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