Historia de la máquina de vapor

Bomba a vapor Savery (1698), el primer dispositivo accionado por vapor comercializado con éxito, construido por Thomas Savery

Se llama máquina de vapor a todo motor en el que se utiliza como fuerza motriz la que resulta de la expansión del vapor de agua. Su principio fundamental es el de la conversión del calor[2]​ Este trabajo depende, como en todas las máquinas térmicas, del desnivel de temperatura, es decir, de la diferencia de la temperatura del vapor antes de expandirse y de la que tiene al salir al exterior.

La máquina de vapor se compone de dos partes: una en la que se produce el vapor que ha de actuar como fuerza motriz, denominada generador o caldera; y otra que constituye la máquina propiamente dicha, formada por el sistema de mecanismos encargados de recibir y transmitir la acción de la fuerza motriz del vapor, compuesta esencialmente de un émbolo o pistón[3]​ (posteriormente reemplazado por la turbina de vapor) que adquiere por la acción del vapor un movimiento de vaivén en el interior de un cilindro donde encaja y oscila. En los primeros diseños utilizados para bombear agua en las minas, el movimiento se transmitía a otro émbolo mediante un balancín, haciendo la transformación de movimientos necesaria por medio de los mecanismos más convenientes.

La historia del vapor, considerado como fuerza motriz, suministra hasta en los más minuciosos pormenores, una continua confirmación del siguiente adagio: Nihil per saltus (Nada se hace por saltos bruscos):

Es justo reconocerlo, ha sido un error considerar la máquina de vapor como un objeto sencillo, cuyo inventor se necesitaba encontrar definitivamente. En la máquina de vapor existen muchas ideas capitales que pueden no ser concepción de un mismo cerebro. Clasificarlas por orden de importancia, dar a cada inventor lo que le pertenece, referir exactamente las fechas de las diversas publicaciones, tal debe ser el objeto del historiador.

(François Arago, secretario permanente de la Academia de Ciencias de París)
(Anuario de longitudes, 1837[5]​)

Teoría general de las máquinas

Una de las cosas más notables y características del ser humano, que lo distingue de los demás seres vivos, es seguramente, la de poder inventar y construir máquinas, como desde tiempos inmemoriales ha venido haciendo; máquinas que multiplican sus fuerzas y facilitan el trabajo y que le han proporcionado los medios de atender con más desahogo y más comodidad cada día, a la satisfacción de sus necesidades, y cuando el ser humano compara sus fuerzas con las necesidades que le rodean, advierte que el límite señalado a aquellas por la naturaleza, no se opone a sus propósitos, si atina a auxiliarse de ciertos medios, cuya adopción, instintivamente como los primeros elementos de todas las ciencias que atienden a la conservación y engrandecimiento del individuo, constituyen los elementos rudos y usuales de la mecánica, y en estas primeras determinaciones del humano saber se advierte que preceden las aplicaciones a la teoría, porque aceptadas a vista de la necesidad por insinuación del ingenio, fundan sus condiciones didácticas en la experiencia, cuyos canónes se acatan ciegamente, y cuya doctrina forma parte de las tradiciones populares, hasta que, apoderándose de ellas la discusión, aparece la Ciencia, explicando lo que torpemente comprendía y utilizaba el instinto y señalando ese difícil valladar que separa la especulación y la práctica, y precede, pues, el servicio de las máquinas a la ciencia que reconoce sus fundamentos, y donde quiera que se conoce la necesidad de mecanismo se ofrece al ingenio determinar la forma apropiada del órgano que inmediatamente produce el efecto mecánico apetecido.

Vitruvio y otros autores

Para Vitruvio y otros, Arquitas de Tarento fue el primero que estableció reglas o estableció principios de Mecánica[6]​ que después cultivó Platón, y llegó a construir una paloma de madera que volaba en todas las direcciones.

No obstante, consideran algunos, que a pesar que el ingenio tarentino era una máquina y no mecánica, y a pesar de estar dotado Architas (Arkitas o Arquitas) de capacidad de invención de la hp y con destreza tal para realizar por sí sus pensamientos, todo ello lo hacía sin conocer las leyes del movimiento ni dio a sus invenciones un carácter verdaderamente científico, como dejó escrito Pierre Hérigone en el Tomo IV de su obra Cursus mathematicus, París: S. Piget, 6 vol.[7]

Arquímedes, Aristóteles y Pappus de Alejandría

Cierto es que Arquímedes indagó sobre la teoría del centro de gravedad y del equilibrio en su obra De Æquiponderantibus; pero ni este trabajo del dudoso incendiario de la flota de Marcelo, ni lo que dejara escrito Aristóteles, ni las demostraciones que más tarde expuso Pappus de Alejandría respecto a la palanca, al Axes in Peritrochio[9]​ pues muy adelantados los tiempos modernos es cuando llegaron a reconocerse las leyes del movimiento y de la descomposición de las fuerzas, en que esta ciencia se funda.

Etimología

La palabra muano, de donde provienen los vocablos máquina, mecánica, etc., significan invención, si bien supone al mismo tiempo el ejercicio o trabajo manual, de aquí el apellidarse desde entonces mecánicas las artes fabriles a diferencia de las artes liberales.

Asconio (Quintus Asconius Pedianus)

Máquina, según Asconio (9 aC.- 76 dC.), se llama todo aquello ubi non tam materiae ratio quam manus atque ingenii ducitur, donde se estima no tanto la condición, disposición o importancia de la materia, como de la mano o del ingenio.[10]

Tito Livio

Tito Livio, hablando del mecánico de Siracusa, Arquímedes, dice

(IV Bel. pun.): Archimedes erat unicus spectator coeli, syderumque, mirabilior tamen inventor ac machinator tormentorum bellicorum, operumque, quibus ea, quae hostes ingenti mole agerent, ipse per levi momento ludificaretur. (Era Arquímedes, el único obervador del cielo y de las estrellas, o el único astrónomo, pero era más digno de admirar como inventor y maquinador de los tormentos bélicos y de las obras por cuyo medio aquellas cosas u operaciones que hacían los enemigos con excesiva dificultad, las burlaba o inutilizaba a poco trabajo).

Teoría general de las máquinas como verdadero cuerpo de doctrina

  • Data de Sadi Carnot, el general Poncelet, y su ulterior desarrollo por Coriolis, Navier, Bellanger, Smeaton, Lanz, Betancour, Tredgold, Reuleaux, Coulomb, Bour, Bossut, etc.[11]​ y por tanto, las reglas de la maquinaria o arte de construir máquinas, aun cuando la mayor parte de sus fundamentos o más bien de sus aplicaciones usuales, fueran conocidas, son modernas, como los es también la ciencia de donde provienen, y la mecánica propiamente dicha, o la ciencia que enseña las leyes del movimiento, y que aprecia los efectos de la fuerza aplicada a las máquinas, no se conocía en los tiempos más antiguos, o cuando menos, el conocimiento usual que de ella se tuviese, no merecía el nombre de ciencia.
  • A partir del siglo XIX, hay un creciente interés de la fabricación industrial y un adelanto de la Mecánica racional, ya que la civilización moderna pedía incesantemente productos nuevos y económicos, produciéndose una rápido desarrollo de la Mecánica industrial[13]