Costituita sostanzialmente da una pompa a pistone, azionata da un motore a vapore a condensazione interna, essa fu protagonista della prima rivoluzione industriale, in quanto primo esempio di applicazione dell'energia trasmissibile con il vapore, ovvero della trasformazione di energia chimica (data dalla ossidazione combustiva del carbonio con ossigeno) in energia meccanica (espressa in lavoro di sollevamento). (Wikipedia).
La macchina di Newcomen fu poi perfezionata da James Watt, che ideò e mise a punto il condensatore esterno, consentendo così sia lo sfruttamento della pressione del vapore, normalmente superiore a quella atmosferica, sia il funzionamento del cilindro su entrambi i lati (sfruttando il distributore di sua invenzione). James Watt, pertanto, apportò dei perfezionamenti fondamentali alla macchina di Newcomen per migliorare il rendimento e la costruzione meccanica delle macchine a vapore.
Dopo uno studio certosino e approfondito, Watt capì che il modello di Newcomen consumava più vapore di quello che la caldaia produceva, e comprese che l'enorme consumo era dovuto al continuo raffreddamento del cilindro. Nel 1769, chiese e ottenne il brevetto per "un nuovo metodo per diminuire il consumo di vapore e combustibile nelle macchine a vapore".
Nel 1782, Watt trasformò la sua macchina in una a doppio effetto. Nelle macchine a vapore a doppio effetto, è stata eliminata la corsa passiva, essendo il pistone spinto in entrambe le direzioni. A parità di cilindrata, quindi, si ottiene doppia potenza.
Per risparmiare ulteriore carbone il vapore poteva essere immesso solo per una frazione della corsa del pistone.
La macchina a doppio effetto è più complicata, ma indispensabile per lo sviluppo delle ferrovie che avevano bisogno di motori potenti, leggeri e poco ingombranti.
Nel 1787, per rendere costante la velocità delle macchine, Watt adottò il regolatore centrifugo (già usato in precedenza nei mulini a vento), che adesso porta il suo nome.
Di seguito, un modellino della macchina a vapore a doppio effetto.
Segue un filmato in cui viene illustrato con semplicità il funzionamento della macchina a vapore a doppio effetto.
Vi segnalo un post di Scientificando in cui si è già parlato di Rivoluzione industriale.
Ritornando alla nostra macchina a vapore (di cui tratteremo nel corso del secondo quadrimestre con voi di 3°B), sono disponibili in rete delle ottime risorse che ci torneranno utili al momento opportuno. Lascio i link anche per i lettori eventualmente interessati:
- Uomini, risorse, tecniche nell'economia europea dal X al XIX secolo, Di Paolo Malanima da Google books.
- L'era del vapore: un ottimo progetto svolto nella Scuola Media Statale di Calizzano (Via Lambertini 11) durante le ore di Educazione Tecnica con l'insegnante F. Calcagno.
(Il modellino della macchina a vapore a doppio effetto è stato preso dal sito citato).
- La macchina a vapore e la rivoluzione industriale
(da Thomas K. Derry, Trevor I. Williams, Storia della tecnologia. La tecnica e i suoi effetti economico-sociali, Torino, Paolo Boringhieri, 1977, p. 358-394)
Un interessante video dal titolo "Rivoluzione industriale e macchina a vapore", realizzato all'interno del Progetto "Saperi in Rete", 2009/2010.
Concludo con la segnalazione dell'eccellente ipertesto (uno dei migliori e completi circolanti in rete. Fidatevi!) "La Macchina a vapore", realizzato una decina di anni fa da due miei colleghi, Giovanna Foschini e Luciana Piazza, per il tema "Processi di cambiamento e di trasformazione" nell'ambito del Progetto SeT, progetto nazionale sull'educazione scientifica e tecnologica.
La seguente animazione in flash della macchina a vapore di James Watt è stata realizzata da Luciano Piazza nell'ambito del citato ipertesto.