Antecedentes de la máquina de vapor
La Revolución Industrial que empezó en Inglaterra en el siglo XVIII y se extendió por todo el continente europeo transformó, durante un período relativamente corto -dos generaciones- la vida del hombre occidental, la naturaleza de su sociedad y su relación con otros pueblos del mundo. Estos cambios tan trascendentales tuvieron sin embargo un modesto comienzo. Se manifestaron en un país (Inglaterra), en una región, en una rama de la industria (la textil) y desde allí se propagaron por todo el planeta. ¿Fue una revolución tecnológica o fue mucho más que eso? El historiador Eric Hobsbawm (1975) sostiene que el tramado de transformaciones sociales, económicas, productivas, técnicas y culturales que llamamos RI sólo puede explicarse desde una multiplicidad de factores.
Fue el resultado de la combinación de distintas transformaciones. Por un lado, desde el siglo XVI se fue produciendo una «profunda mutación en las condiciones de producción agrícola» que permitió alimentar a una población creciente y expulsó hacia los centros urbanos a una masa de campesinos que, con el tiempo, se convirtieron en obreros industriales. Por otra parte, el «control de los mercados coloniales» que logró Inglaterra durante el siglo XVIII, desplazando a holandeses, franceses, portugueses y españoles, tuvo consecuencias revolucionarias. Si bien cada uno de esos mercados era reducido, al pasar a ser controlados por un solo país, Inglaterra, y comerciar un único producto, el textil de algodón, ello produjo la chispa que desencadenaría la R.I.
El abastecimiento de estos mercados exigía, además de la disponibilidad de capitales, un aumento de la producción y de la productividad del trabajo. Ello alentó la innovación tecnológica y cambios en la organización de la producción. Las innovaciones tecnológicas que se produjeron en Inglaterra durante el siglo XVIII fueron relativamente sencillas. Resultaron más de la adecuación de ciertas técnicas existentes que de la generación de nuevos inventos (véase recuadro siguiente). Se trató sobre todo de cambios en las formas de tejer e hilar, que fueron potenciados a partir del momento en que las máquinas tejedoras e hiladoras comenzaron a ser movidas por una nueva fuente de energía, basada en el carbón y generada por la máquina de vapor.
Estas nuevas técnicas se combinaron con la disponibilidad de capitales y con la abundancia de mano de obra en una nueva manera de organizar la producción: la fábrica. Esta nueva forma organizativa de la producción implicó concentrar la mano de obra en un mismo lugar, especializar a cada obrero en una sola operación del proceso general de trabajo (división del trabajo, especialización) y disciplinarlo para cumplir con las nuevas tareas en las máquinas, sin moverse de su puesto de trabajo, cumpliendo horarios y reglamentos muy rígidos. Esta forma de producir permitiría incrementos sustanciales en la productividad y la producción.
La Revolución Industrial provocó un profundo cambio en la sociedad occidental y se proyectó hacia el escenario mundial a través de la incorporación lenta, gradual pero persistente del resto del mundo a esta lógica tecnológica y productiva. Con la R.I. y el nacimiento de la gran industria, se abrió una etapa de la historia de las sociedades aún inacabada, donde los cambios sociales, económicos, científicos y técnicos se integran, condicionan y determinan en un imbricado y complejo proceso.
Bibliografía básica de consulta:
Hobsbawm, E., En torno a los orígenes de la revolución industrial, Buenos Aires, Siglo XXI, 1975.
Hobsbawm, E., La era de la revolución (1789-1848), Barcelona, Labor Universitaria, 1991.
Pierre, Leon, Histoire Economique et sociale du monde, Paris, Armand Colin, 1977.
Cameron, Rondo, Historia Económica mundial, desde el Paleolítico hasta el presente, Madrid,
La máquina de vapor
La máquina de vapor ha sido el motor inicial de la Revolución Industrial que impulsa a la actualidad. En la máquina de vapor se basa la Primera Revolución Industrial que, desde fines del siglo XVIII en Inglaterra y hasta casi mediados del siglo XIX, aceleró portentosamente el desarrollo económico de muchos de los principales países de la Europa Occidental y de los Estados Unidos. Solo entre 1890 y 1930 la máquina a vapor impulsada por hulla dejó lugar a otros motores de combustión interna: aquellos impulsados por hidrocarburos derivados del petróleo.
Muchos han sido los autores que han intentado determinar la fecha de la invención de la máquina de vapor atribuyéndola a tal o cual inventor; intento que había sido en vano, ya que la historia de su desarrollo estaba plagada de nombres propios. Desde la recopilación de Herón hasta la sofisticada máquina de James Watt, son multitud las mejoras que en Inglaterra y especialmente en el contexto de una incipiente Revolución Industrial en los siglos XVII y XVIII condujeron sin solución de continuidad desde los rudimentarios primeros aparatos sin aplicación práctica a la invención del motor universal que llegó a implantarse en todas las industrias y a utilizarse en el transporte, desplazando los tradicionales motores, como el animal de tiro, el molino o la propia fuerza del hombre. Jerónimo de Ayanz y Beaumont, militar, pintor, cosmógrafo y músico, pero, sobre todo, inventor español registró en 1606 la primera patente de una máquina de vapor moderna, por lo que se le puede atribuir la invención de la máquina de vapor. El hecho de que el conocimiento de esta patente sea bastante reciente hace que este dato lo desconozca la gran mayoría de la gente.
Máquina de vapor de James Watt
Máquina de expansión
Auspiciado por Josephs Black, ocupado en las investigaciones que le conducirían al descubrimiento del calor latente, James Watt se propuso mejorar la máquina de Newcomen, descubriendo en el curso de sus experimentos que el vapor era una reserva de calor mucho más vasta que el agua y comprendiendo que era necesario limitar todas las pérdidas de calor que se producían en la artesanal máquina de Newcomen para disminuir el consumo de combustible, principal inconveniente de estas máquinas. Analizando el problema identificó las pérdidas debidas al propio cilindro, a la práctica de enfriar el vapor para lograr el vacío necesario para mover la máquina y a la presión residual del vapor. En sus experimentos posteriores, verdaderos trabajos científicos, llegó a la conclusión de que el cilindro debía mantenerse a la misma.
Según sus palabras, mientras daba un paseo un espléndido sábado por la tarde y meditaba sobre la máquina, una idea le vino a la cabeza: como el vapor es un cuerpo elástico se precipitará en el vacío, y, si se comunicara el cilindro con un depósito exhausto, se precipitaría en su interior donde podría condensarse sin enfriar el cilindro. Sin embargo, el desarrollo y perfeccionamiento del condensador separado dejó a Watt en la ruina y en 1765 se vio obligado a buscar empleo y abandonar su trabajo hasta que, en 1767, John Roebuck accedió a financiar sus experimentos y la explotación comercial de la máquina a cambio de las dos terceras partes de los beneficios de la patente que se obtuviera. En 1768 Watt construyó un modelo que operaba de manera satisfactoria, aún imperfecta, y se presentó el año siguiente la solicitud de la patente. Tras diferentes avatares económicos, Roebuck se desprendió de su parte del negocio en favor de Matthew Boulton y juntos Boulton & Watt finalmente llevarían a la práctica la invención de Watt y otros perfeccionamientos.
La primera máquina se construyó en Kinneil, cerca de Boroughstoness en 1774. A partir de entonces la historia de la máquina de vapor será la de la firma Boulton & Watt, y casi todas las mejoras que se introduzcan en ella serán obra del propio Watt; entre otras, el paralelogramo de Watt, la expansión del vapor, la máquina de doble efecto (en la que el vapor actúa alternativamente sobre ambas caras del pistón), etc.
El común denominador de todos estos intentos es un tubo sumergido hasta prácticamente el fondo del recipiente de agua por donde ésta asciende al incrementarse la presión en la superficie libre del líquido, trabajos directamente relacionados con los estudios teóricos de Galileo, Torricelli, Pascal y Von Guericke sobre la presión atmosférica que condujeron a mediados del siglo XVII al abandono de la teoría del horror vacui.
La primera máquina fue inventada por Eduard Somerset, segundo marqués de Worcester, en 1663, y por su descripción es muy similar, conceptualmente, a la fuente de Caus, si bien de la máquina de Somerset se construyó un modelo en Vauxhall (cerca de Londres) en el castillo Rawlan en torno a 1665, con el propósito de elevar el agua a los pisos superiores de la construcción. Con las especificaciones técnicas escritas y las huellas dejadas en los muros del castillo, Dircks —biógrafo de Somerset— pudo reconstruir la máquina construida en Vauxhall.
Sin embargo, Somerset no pudo atraer los capitales necesarios para producir y vender su máquina y murió en la pobreza. Este es, posiblemente, el hecho que hace que se haya atribuido a Thomas Savery la invención de la máquina de Somerset, sobre la que obtuvo una patente en 1698. Conociendo, según afirman varios autores, los trabajos de su predecesor y en el que influyó, sin duda, el proselitismo realizado por Savery, quien no dejó pasar ocasión para mostrar su máquina. Entre ambos hay que mencionar a Samuel Morland, maestro mecánico en la corte de Carlos II de Inglaterra, y residente en Vauxhall, que construyó y patentó máquinas diversas, entre ellas versiones mejoradas de la máquina de Somerset, sugiriendo Hutton que, en realidad, Savery pudo tener un mayor conocimiento de los trabajos de Morland que los del propio Somerset.
A pesar de todo, la máquina de Savery se introdujo en las minas inglesas de forma muy limitada por el riesgo de explosión debido a un incremento incontrolado de la presión en la máquina.Desaguliers relata que un trabajador ignorante de la naturaleza de la máquina, a la que él había añadido una válvula de seguridad inventada años antes por Denis Papin, «…colgó el peso en el extremo de la romana para obtener más vapor y trabajar más deprisa y añadió además un hierro muy pesado con consecuencias fatales, el vapor no fue capaz de levantar semejante contrapeso y acumulándose en el interior de la caldera provocó una gran explosión que acabó con la vida del pobre hombre». Probablemente sea éste el primer accidente laboral con una máquina de vapor del que se tiene constancia.
A diferencia de los dispositivos anteriores, en los que el vapor actúa sobre la propia superficie libre del agua para impulsarla, Huygens diseña en 1680 un aparato de pistón en el que el fluido es el aire caliente producido en una explosión que al enfriarse y contraerse arrastra el émbolo, elevando un peso. Años más tarde Papin (1690) sustituye el aire por vapor de agua e, incluso, en una modificación posterior (1695) diseña un horno y generador de vapor de gran eficiencia, con el que logra importantes ahorros de combustible y hasta cuatro golpes del pistón por minuto. Sin saberlo, Papin se encontraba muy cerca de desarrollar la máquina de vapor. Sin embargo, en 1705 Leibniz le hace llegar un dibujo de la máquina de Savery y, dos años más tarde, diseña un nuevo tipo de máquina para elevar el agua, modificación de la de Savery, en la que abandona el modelo de Huygens, lo que supuso un evidente retroceso.
¿Para qué se inventó la máquina de vapor, con qué propósito?
La invención de la máquina de vapor es atribuida a Arquímedes, pero en realidad el primer trabajo sobre máquinas de vapor se debe a gran Herón de Alejandría, constructor de la famosa «eolipia», sin embargo él dice que es una recopilación de máquinas existentes y de otras de su propia invención y que no dejan de ser meros juguetes… Con James Watt se construye la primera máquina económica capaz de mover un objeto, un carro sin caballos. Pero el principal y fundamental aporte, fue la disminución de las pérdidas de energía en el sistema y con ello la disminución del consumo de combustible, el verdadero y auténtico problema que tienen estas máquinas térmicas. De allí sus usos fueron casi ilimitados. Al parecer la única cosa que no se construyó con éxito con ellas fue una máquina voladora…
Invento e innovación. El caso de la puesta a punto de la máquina de vapor
Sostiene Ricardo Méndez que «es preciso distinguir con claridad el concepto de ‘invención’, entendida como una elaboración de nuevos conocimientos, productos o procesos que se sitúa en la esfera científico-técnica y puede no llegar a salir de ella, frente al de ‘innovación’, que se define como la aplicación de nuevos conocimientos o invenciones a la mejora de los procesos productivos, o la modificación de éstos para la producción de nuevos bienes, lo que supone la aplicación práctica de una invención, que afecta al funcionamiento del sistema productivo mejorando, en principio, su eficiencia y calidad. Ese carácter exige la realización de inversiones, a menudo muy elevadas, para traducir una invención en innovación, lo que sitúa a esta última en el terreno económico.»(*)
La «aventura de la máquina «Watt-Boulton» constituye un interesante ejemplo para analizar los procesos a través de los cuales una invención logró convertirse en innovación tecnológica. Para comprender el proceso, sobre todo en este caso particular, es necesario retrotraerse a las últimas décadas del siglo XVIII y ubicarse en esas ciudades inglesas que, como Manchester, Birmingham y muchas otras, estaban atravesando una expansión de la producción textil.
En esas ciudades se vivía por entonces una atmósfera de prosperidad económica y de búsqueda de buenas oportunidades para invertir las inmensas ganancias que se generaban en las ventas de los productos textiles. Los personajes dinámicos de este proceso eran los empresarios capitalistas. Las posibilidades de incrementar sus márgenes de ganancia estaban directamente vinculadas a lograr una ampliación sustantiva y sostenida en el tiempo de la demanda de nuevos productos. Fue en este contexto que, hacia 1765, James Watt empezó a trabajar en un proyecto de la Universidad de Glasgow que consistía en el arreglo de una máquina Newcomen. Esta máquina era utilizada en las minas para la extracción de agua y había sido creada en 1712. Trabajando sobre ella y estudiando su funcionamiento, Watt tuvo la percepción de que si se le realizaban una serie de adaptaciones e innovaciones, como la de incorporarle un condensador separado, la máquina podría ser utilizada para otros fines.
Desde esta percepción hasta la producción y comercialización de la máquina a vapor que finalmente Watt logró poner a punto, pasarían largos e interminables años. Años de marchas, contramarchas, avances, retrocesos y grandes penurias financieras. El principio del condensador separado enunciado por Watt necesitaba aún un gran esfuerzo técnico: había que lograr ampliar el condensador hasta un tamaño adecuado y lograr grados de eficiencia y confiabilidad que hicieran a la máquina comercializable.
La máquina a vapor que finalmente Watt puso a punto y que permitió generar energía para mover otras máquinas no hubiera pasado de ser un ingenioso invento si su producción no se hubiera insertado en el clima de dinamismo económico reinante en la Inglaterra industrial de la época. Fue precisamente en ese contexto donde Watt encontró empresarios capitalistas que brindaron el fundamental aporte de inversión para desarrollar su invento y para hacerlo rentable económicamente. En un principio Watt recibió el apoyo de Joseph Black y más adelante formó sociedad con John Roebuck, quien a cambio se quedaba con una participación de dos tercios del invento. En 1774, Roebuck le retiró su apoyo financiero y fue entonces que Watt se cruzó con un empresario un tanto particular. Se llamaba Mathew Boulton y fabricaba en Birmingham. Boulton reunía las características de un empresario que asume costos, aunque sean enormes, y además importantes riesgos. Era uno de esos tantos empresarios ambiciosos y prósperos que proliferaban en la época; él quería crear una nueva empresa y «producir para todo el mundo».
Boulton se mostró interesado por el invento de Watt. Entre 1765 y 1780 se construyeron varios modelos de máquina a vapor hasta lograr el modelo de 125 cm -las primeras máquinas Watt-Boulton- para bombear agua. Los modelos se sucedían porque Watt buscaba construir máquinas no sólo buenas sino también baratas. Los talleres Boulton & Watt del Soho se parecían a los departamentos de investigación y desarrollo de las industrias del siglo XX.
La combinación del genio inventivo de Watt, el capital de Reobuck y de Boulton y la habilidad empresarial de este último permitieron convertir la intuición de Watt en una innovación tecnológica que se proyectaría sobre todo un modo de producir. De no haber existido esas complementariedades: invención, capital y empresario arriesgado, tal vez el principio del condensador separado de Watt no habría logrado transformarse en la innovación que revolucionó la producción, los transportes, las comunicaciones y la vida de los hombres de la época en sus más variados planos de existencia.
Reelaboración en base a: Gilles, B. Histoire des techniques: Techniques et civilisations. Ed. Gallimard, Encyclopédie de la Pleyade, París, 1968.
Textos tomados de http://www.educ.ar
Luego de leer los textos y ver los videos conteste – justificando – las siguientes preguntas:
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¿Cuáles son los antecedesntes que explicarían la Revolución Industrial?, ¿se puede explicar la Revolución Industrial exclusivamente desde la introducción de máquinas al proceso productivo?, ¿qué otros factores la hicieron posible?¿Dónde comienza la Revolución Industrial y por qué en esa zona?
La máquina de vapor ¿qué nueva fuente de energía introdujo? ¿Es realmente una nueva fuente de energía o ya existía?
La máquina de Watt ¿fue una invención o una innovación?¿Qué consecuencias tuvo su adopción sobre la producción, los transportes y las comunicaciones?
¿Por qué transcurrieron tantos años entre el invento y la difusión de la innovación?¿Cómo ayuda la máquina de vapor a la construcción de la tecnoestructura?
¿Por qué piensa que se usan otras energías en lugar de continuar con la maquina de vapor?
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