STORIA, STORIE

TECNICA E RIVOLUZIONE INDUSTRIALE
Lo sviluppo delle applicazioni del vapore
di Michele Pipicelli, IV C

NOTA INTRODUTTIVA - Questo articolo è parte di una lunga ricerca sugli aspetti tecnologici della Prima Rivoluzione Industriale, in particolare lo sviluppo delle applicazioni del vapore, compresa l'industria tessile, che qua tralasciamo.

Immagini: quando non precisato diversamente, tutte sono tratte da Wikipedia e rilasciate sotto licenza Creative Commons.

L’immagine della locomotiva a vapore sferragliante e fumante di George e Robert Stephenson è un’icona della Prima Rivoluzione Industriale. Ma l’idea di usare il vapore per azionare macchine risale a molto tempo fa. Nel I secolo a. C. Erone di Alessandria costruì l’eolipila o “motore di Erone”: una sfera che si manteneva in rotazione per effetto del vapore contenuto al suo interno, che fuoriusciva in due getti ad alta pressione da due ugelli in posizione diametralmente opposta l’uno rispetto all’altro. Lo strumento non ebbe mai  un’ applicazione pratica. L’archituono di Leonardo da Vinci era una specie di “pentolone” sigillato per impedire la fuoriuscita del vapore che vi si produceva. Dopo alcune ore sul fuoco, il pentolone esplodeva in mille di pezzi. Leonardo dimostrò in tal modo la forza del vapore.

Le prime applicazioni pratiche del vapore datano dal XVII secolo, soprattutto per risolvere il problema dell’affioramento di acqua dalle falde sotterranee nelle miniere.  La pompa a vapore di Giambattista Della Porta poteva raggiungere i 50 metri di profondità. L’acqua contenuta in un recipiente veniva riscaldata ed evaporava, raggiungendo una cisterna alla quale era collegata da un tubo. Qui il vapore esercitava sull’acqua  una pressione crescente, che la spingeva in una seconda conduttura. La macchina a vapore di Thomas Savery del 1698 era costituita da un contenitore con due valvole. Il vapore spingva l'acqua contenuta nel serbatoio verso l'alto, il vuoto istituito dalla condensazione provocava una depressione che aspira l'acqua proveniente dal basso. Questa macchina poteva funzionare solo fino a una profondità di circa 9 metri. Queste macchine furono effettivamente usate.



Pistone, 1690.

 Ma la grande innovazione che avrebbe determinato tutti gli sviluppi futuri fu l'invenzione del pistone da parte di Denis Papin nel 1690. Esso presentava un tubo chiuso alla base e contenente un pistone sotto il quale si poneva una piccola quantità di acqua. Questa, una volta evaporata, spingeva il pistone verso l'alto, dove si fermava. Il cilindro veniva quindi raffreddato, il vapore condensava e provocava l'abbassamento della pressione,  che portava di nuovo il pistone verso il basso. Tuttavia il congegno non trovò immediatamenteun’applicazione pratica perché la velocità dell'intero ciclo risultava troppo ridotta. La velocità necessaria sarebbe stata raggiunta successivamente con la separazione delle tre funzioni del tubo - di caldaia, cilindro del motore e condensatore. La macchina a vapore di Thomas Newcomen, 1705, poteva essere usata per estrarre acqua o per compiere un lavoro meccanico. Una bella animazione illustra il suo funzionamento.

Dal 1765, James Watt apportò modifiche  alla macchina a vapore che la resero più funzionale ed efficiente. Migliorò il movimento del bilanciere, fece in modo di usare il vapore stesso invece della pressione atmosferica per riportare lo stantuffo in basso, modificò il sistema di raffreddamento del cilindro, regolarizzò il movimento della macchina e fece in modo che avesse una velocità costante - guarda il video.

Anche la prima locomotiva costruita da George Stephenson nel 1814, la



Ruota flangiata moderna.

Blucher, fu ideata per le esigenze del trasporto del carbone nelle miniere di Killingworth. Le ruote flangiate la mantenevano stabilmente sui binari, non si serviva di una cremagliera - cioè la trazione avveniva solo per attrito - e le bielle connettevano direttamente il cilindro alle ruote. La macchina raggiungeva le 4 miglia orarie - circa 6 km all'ora. (A destra, ruota flangiata moderna). Qualche anno dopo, fu la Rocket, progettata insieme al figlio Robert, che rivoluzionò i trasporti in tutto il mondo. Costruita nel 1829, e sottoposta a modifiche successive, la Rocket  montava almeno 25 tubi di rame che  percorrevano tutta la lunghezza della caldaia, mentre fino a quel momento se ne era usata una soltanto. L'efficienza e la velocità erano migliorate e incrementate dal sistema che permetteva l'uscita del vapore esausto dai cilindri nella base della ciminiera e dal fatto che la quantità di aria risucchiata nella camera di scoppio era accresciuto. Infine, il problema del movimento irregolare della macchina mentre avanzava, fu risolto ponendo i cilindri parallelamente all'asse orizzontale, mentre in precedenza erano posti in posizione verticale. La Rocket raggiungeva i 56 km/h.

La Rocket, Londra, Science Museum.

Inserito il 25 maggio 2011

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------