L'evoluzione e l'impatto della macchina a vapore nella storia industriale

La macchina a vapore può essere considerata il simbolo chiave della Rivoluzione Industriale → appartiene alla categoria delle macchine motrici, cioè motori che trasformano in energia meccanica altre forme di energia.

In particolare la macchina a vapore è un motore termico che trasforma l’energia del vapore in movimento e quindi permette di svolgere un lavoro.

Evoluzione storica della macchina

In realtà il principio del suo funzionamento era noto fin dall'antichità → già il greco Erone di Alessandria aveva inventato e descritto parecchi meccanismi che sfruttavano la pressione del vapore, uno dei quali riusciva a far aprire e chiudere le porte di un tempio.

Gli studi sul vapore e le sue applicazioni ripresero tra la fine del 1600 e l’inizio del 1700, la prima macchina rudimentale fu inventata infatti dallo scienziato francese Denis Papin nel 1690 → era costituita da un cilindro all’interno del quale veniva portata ad ebollizione l’acqua ed il vapore prodotto sollevava un pistone posizionato all’interno del cilindro, provocandogli un movimento rettilineo alternato.

Nel 1705 Thomas Newcomen fece un passo in avanti, mettendo a punto la prima macchina a vapore destinata ai processi industriali → il modello di Newcomen venne utilizzato soprattutto per azionare le pompe aspiranti che toglievano l'acqua dalle gallerie e dai pozzi delle miniere allagati.

Innovazioni di James Watt

Tale macchinario venne perfezionato e reso più efficiente da James Watt tra il 1763 ed il 1775 → il suo modello di macchina a vapore si rivelò in grado di sfruttare l’energia del vapore molto meglio dei modelli precedenti. Si distingueva infatti dalla macchina di Newcomen per la presenza di un condensatore esterno, ma soprattutto per un meccanismo detto biella-manovella, in grado di trasformare il movimento rettilineo alternato del pistone in un moto rotatorio, molto più vantaggioso per le industrie per far muovere ruote, pulegge, alberi ed ingranaggi.

Funzionamento della macchina a vapore

1. un focolare alimentato da carbone riscalda l’acqua contenuta in una caldaia e la trasforma in vapore;

2. il vapore, essendo molto caldo e sotto pressione, viene immesso in un cilindro dove scorre un pistone (o stantuffo);

3. attraverso un meccanismo chiamato “cassetto di distribuzione” la pressione del vapore spinge il pistone su entrambi i lati e gli imprime un movimento rettilineo alternato;

4. il pistone è collegato ad un meccanismo chiamato “biella-manovella” che trasforma il movimento rettilineo in movimento rotatorio

5. il vapore, una volta esaurito il suo compito, viene fatto raffreddare in un condensatore, dove passa dalla stato gassoso a quello liquido e torna sottoforma di acqua nella caldaia;

6. nel frattempo un sistema di trasmissione permette di sfruttare l’energia di movimento ottenuta.

Impatto della macchina a vapore

Come già detto l’invenzione della macchina a vapore portò a notevoli progressi nelle industrie tessile, siderurgica, estrattiva, agricole e dei trasporti, ma soprattutto permise alle fabbriche di qualsiasi tipo di essere ubicate non necessariamente vicino alle fonti energetiche naturali (es: fiumi), quindi influenzò anche i processi di urbanizzazione.