La macchina a vapore
James Watt, inventore della macchina a vapore, ingegnere e inventore scozzese (1736-1819)
La macchina a vapore
La macchina a vapore fu usata per la prima volta nelle miniere di carbone. Prima del 1712 era impossibile raccogliere il carbone che si trovava in profondità a causa dell’acqua che riempiva i tunnel delle miniere. Newcomen inventò una macchina a vapore che poteva essere usata come pompa. Ma questa macchina consumava molto combustibile. James Watt, nel 1769, inventò una macchina più economica nei consumi, che poteva essere usata anche se il combustibile era scarso o costoso. Una parte del carbone estratto veniva usato dalla macchina a vapore per alimentarsi.
Principi di funzionamento della macchina a vapore
La macchina a vapore è costituita da una parte termica, organi di trasmissione e un volano. Questa motrice a vapore serviva a generare vapore per ottenere, dalla sua espansione, energia meccanica. Il vapore surriscaldato prodotto nella caldaia viene trasferito nel cilindro in maniera controllata, mediante un meccanismo di distribuzione a valvole. Il vapore viene immesso alternativamente da entrambi i lati e preme ora su una ora sull'altra faccia dello stantuffo. L'asta dello stantuffo, tramite un sistema biella-manovella, pone in rotazione un albero motore, sul quale, al fine di regolarizzarne il moto, è calettato un grande volano. Il vapore utilizzato viene scaricato all'esterno del cilindro e fatto ricondensare nel condensatore. L'acqua ottenuta viene pompata nella caldaia dove viene trasformata nuovamente in vapore.
Le macchine a vapore per le industrie
La macchina a vapore fu una rivoluzione quando poté essere impiegata anche per azionare macchine operatrici (seconda metà del XVIII secolo), dopo che lo stesso Watt introdusse il sistema biella-manovella, che trasformava il moto rettilineo alternato del pistone in moto rotatorio.
Fu applicata in vari settori produttivi: nelle attività siderurgiche (estrazione dei metalli dai minerali) e nella produzione di semilavorati in ferro, utilizzati poi nelle industrie meccaniche per produrre utensili e parti meccaniche necessarie per la costruzione di nuove macchine a vapore e dei nuovi macchinari impiegati nei nuovi sistemi di fabbrica. Le industrie tessili, in Inghilterra, furono le prime ad utilizzare la macchina a vapore che pian piano si diffuse anche in altri settori, come l'agricoltura; segnò, quindi, l'inizio della seconda rivoluzione industriale.
Le navi a vapore
Il piroscafo definito anche come nave a vapore, vapore o vaporetto, se di piccole dimensioni, è stato un mezzo di trasporto usato nel XIX secolo per navigare utilizzando appunto la propulsione a vapore. Inizialmente era mosso da grandi ruote a pale laterali. Questo sistema fu una rivoluzione per i viaggi marittimi, soprattutto transoceanici, in quanto eliminò la dipendenza dal vento.
Le locomotive a vapore
La locomotiva a vapore è un veicolo azionato da un motore a vapore e destinato alla trazione di un treno.
Inventata da diversi tecnologi all'inizio dell'Ottocento, la locomotiva a vapore rivoluzionò il sistema dei trasporti terrestri permettendo il passaggio da quelli a trazione animale a quelli a trazione meccanica.
Affiancata e poi sostituita da altri sistemi di trazione a causa della propria bassa potenza e del proprio modesto rendimento, la trazione a vapore resta fondamentale nella storia della tecnologia e del progresso dell'umanità.
Limiti delle macchine a vapore
Il problema delle macchine a vapore, oltre alla scarsa efficienza, era che il combustibile fossile (carbone) pesava molto ed occupava spazio: i treni avevano uno scompartimento dedicato carico del carbone necessario al viaggio e le navi avevano gran parte della stiva piena di carbone. Per le automobili si è dovuto aspettare il motore a scoppio.