La máquina de vapor de Watt

La historia

Un modelo que reparar

James Watt nació en 1736 en Greenock, en Escocia, en una familia de constructores de barcos y comerciantes. Era un niño de salud débil, que pasaba mucho tiempo en casa, y aprendió solo geometría y mecánica. Ya de adulto se trasladó a Glasgow donde, como no podía abrir una tienda porque no pertenecía a los gremios de la ciudad, la universidad lo contrató como constructor de instrumentos científicos. Allí conoció a profesores como Joseph Black, el químico que había estudiado el calor, que se hizo su amigo y consejero.

En el invierno de 1763-64 la universidad le pidió que reparara el modelo de una máquina de Newcomen, que se usaba en las clases de física. Watt la arregló, pero notó algo extraño: el pequeño modelo gastaba muchísimo vapor, mucho más de lo que parecía necesario. ¿Por qué? Estudió el problema con mucho cuidado, midiendo y haciendo pruebas.

La idea del condensador

Así comprendió que el defecto estaba en la forma en que trabajaba la máquina. En las máquinas de Newcomen el vapor entraba en el cilindro y luego, para crear el vacío, se enfriaba con un chorro de agua fría; en cada golpe había que volver a calentar el cilindro, y eso gastaba una gran cantidad de vapor y de carbón. Era como si, para hacer un viaje en coche, hubiera que calentar cada vez un motor frío.

Un día de primavera de 1765, mientras paseaba por Glasgow Green, un gran parque de la ciudad, se le ocurrió la idea: ¿por qué no hacer que el vapor se condensara en un recipiente separado, siempre frío, y dejar el cilindro siempre caliente? El vapor pasaría del cilindro al condensador, donde se convertiría en agua y crearía el vacío, sin enfriar el cilindro. Era una solución sencilla y genial.

De la idea a la máquina

Una cosa era tener la idea y otra construir una máquina que funcionara: los detalles exigieron años de trabajo y de fracasos. Un empresario, John Roebuck, financió los primeros intentos, y en enero de 1769 Watt obtuvo la patente de su «nuevo método para reducir el consumo de vapor y de combustible en las máquinas de fuego». Pero Roebuck quebró, y Watt tuvo que buscar otro socio.

Lo encontró en 1775 en Matthew Boulton, un industrial de Birmingham, dueño de una gran fábrica, la Soho Manufactory. Boulton creyó en el proyecto y puso dinero, talleres y obreros, y juntos fundaron «Boulton & Watt». Otra aportación decisiva vino de John Wilkinson, que había inventado una máquina para taladrar cañones con precisión: podía fabricar cilindros perfectamente lisos, fundamentales para que el vapor no se escapara.

La primera máquina de Watt para un cliente, en 1776, bombeaba el agua de una mina de carbón. Funcionaba con menos de un tercio del carbón de una máquina de Newcomen, y fue un éxito. Para cobrar, Boulton y Watt no vendían la máquina, sino que hacían pagar a los clientes un tercio de lo que ahorraban en carbón.

De la bomba a la fábrica

Watt no se detuvo. Las primeras máquinas solo servían para bombear agua, con un movimiento de subida y bajada. Pero los dueños de fábricas también querían hacer girar ruedas y maquinaria. Con algunos sistemas ingeniosos, como los engranajes llamados «sol y planeta» (1781), transformó el movimiento de vaivén en un movimiento giratorio y convirtió la máquina en «de doble efecto», es decir, capaz de empujar el pistón en las dos direcciones. Inventó un regulador de bolas giratorias, que mantenía constante la velocidad de forma automática (1788).

Así las máquinas de vapor pudieron mover hiladoras, telares, molinos, martillos y bombas, incluso en lugares lejos de los ríos y de las cascadas. Hacia 1800 Boulton & Watt había construido unas quinientas. Para explicar a los clientes cuánta potencia tenía una máquina, Watt inventó una unidad de medida: el «caballo de vapor», definido comparando su fuerza con la de los caballos que trabajaban en las minas.