Thomas Newcomen
| ||||||||||
Thomas Newcomen. Herrero e Inventor inglés. Comerciante de hierro, ingeniero e inventor de la máquina de vapor atmosférica. La primera máquina de Newcomen fue instalada en 1712. Es frecuentemente citado como el “Padre de la Revolución Industrial” como su primer innovador y empresario.
Sumario
Síntesis biográfica
Primeros años de labor
Tomas Newcomen nace en Darmouth, Inglaterra el 12 de febrero de 1663. A los 35 años de edad, preocupado por el alto costo de usar el poder de los caballos para bombear agua de las minas de estaño, entró en asociación con el ingeniero Thomas Savery. Comenzó a trabajar en el año 1698 en colaboración con Thomas Savery, el cual había construido una máquina de vapor y había obtenido varias patentes.
Newcomen intentó producir una máquina de vapor fiable y en 1705 creó un motor con otro inventor inglés, John Calley . Como ferretero en su ciudad natal se encontró en inmejorable posición para evaluar los costes de la extracción del agua de las minas de la región de Cornualles, que por aquel entonces se realizaba gracias al trabajo mecánico de los caballos. Con la ayuda de su socio J. Calley, trabajó durante años en el diseño de una máquina de bombeo impulsada por vapor que, a diferencia de la ideada por T. Savery, no estuviera limitada por la presión del mismo sino que aprovechara como impulso el vacío creado por la condensación del vapor en el interior del cilindro del pistón. La primera máquina de Newcomen fue instalada en 1712, y aunque su ratio de conversión de energía calorífica en mecánica era apenas del uno por ciento, no tuvo rival durante más de medio siglo. La máquina de vapor atmosférica fue utilizada para bombear agua fuera de las minas de carbón y estaño existentes en la zona nativa de Newcomen, en el sudoeste de Inglaterra, particularmente en Cornualles.
Perfeccionamiento de la máquina de vapor
El motor, que utilizaba la presión atmosférica y el vapor a baja presión, fue ampliamente aceptado para bombear agua en la mayor parte de Europa y en 1725 fue perfeccionado por Newcomen. La máquina de Newcomen se usa para drenar las minas y la altura de las ruedas hidráulicas de potencia durante muchos años.
El trabajo de Newcomen sobre la máquina de vapor fue fundamentalmente empírico, fruto de la habilidad, experiencia y conocimientos adquiridos mientras fabricaba componentes para las bombas de Savery. El hecho de que el sistema de bombeo de Newcomen no estuviera basado en una serie de fundamentos teóricos relacionados con la producción y empleo del vapor como fuerza motriz, hizo que las sucesivas máquinas que se construyeron tuvieran eficacias muy dispares, dependiendo de los tamaños relativos de los diferentes componentes que lo conformaban.
Por la necesidad de realizar un proceso de optimización experimental que condujera a introducir las mejoras necesarias para conseguir el máximo rendimiento de estas máquinas. Este proceso de optimización fue llevado a cabo por John Smeaton (1724-1792), un ingeniero con formación teórico-científica que en 1769 realizó un catálogo de máquinas de Newcomen instaladas en minas británicas, en el que detallaba el tamaño y el rendimiento de aproximadamente un centenar de estas máquinas. Una vez que dispuso del catálogo y no encontrando la relación existente entre las máquinas y los rendimientos observados, se dedicó a evaluar, por separado, las diferentes partes que conformaban la máquina.
Para ello construyó un modelo a escala y con él realizó unos ciento treinta experimentos distintos. En cada uno de estos experimentos Smeaton modificaba uno de los factores que podían afectar al rendimiento de la máquina, mientras mantenía los demás constantes. En unos experimentos estudiaba la longitud del pistón manteniendo su diámetro constante, en otros, partiendo de una longitud de pistón determinada, estudiaba la influencia del diámetro, en otros estudiaba el tamaño de la caldera, la presión que había que mantener en ésta, etc. Así fue como, en tan sólo tres años, entre 1769 y 1772 fue capaz de establecer y predecir cual sería la eficacia de estas máquinas, obteniendo los valores óptimos para el diámetro del cilindro, la longitud del pistón, el número de pasos por minuto de éste, el tamaño de la caldera, la cantidad de agua introducida, la temperatura del agua inyectada y hasta el consumo más probable de carbón para cualquier máquina, desde la más pequeña de un caballo de potencia hasta la más grande de setenta caballos y para demostrar la validez de su resultados, él mismo construyó en 1774 una máquina de 76,5 caballos, la más potente lograda hasta ese momento, cuyas prestaciones cayeron dentro de las previsiones realizadas por Smeaton.
Aporte a la revolución industrial
La máquina de Newcomen y las mejoras introducidas por Smeaton constituyeron el primer gran paso de la denominada Revolución industrial, periodo histórico caracterizado por un cambio radical en los procesos de producción, comunicación y transporte, pues el empleo del motor de vapor permitió reemplazar la energía muscular de hombres y animales en energía mecánica producida por el vapor. Si una máquina como la de Newcomen, podía mover el brazo de una bomba de sacar agua, muy bien podía utilizarse como motor para realizar otros muchos trabajos o incluso para arrastrar o desplazar grandes pesos o mercancías.
Más máquinas fueron instaladas por el propio Newcomen en Inglaterra, lo que llevó a la construcción de más de 100 máquinas antes de que la patente expirara en 1733. La máquina de Newcomen se exportó a Norteamérica hacia 1755. El diseño fue mejorado en 1769 por el ingeniero e inventor escocés James Watt (1736-1819) presentó una serie de mejoras todavía más revolucionarias, como hacer que el vapor condensara en una cámara diferente a la del pistón, o que éste fuera empujado por el vapor tanto en sentido ascendente como descendente. Hacia 1790, la máquina de Newcomen había sido casi completamente reemplazada por la de Watt.
