ElRevolución industrial (1750-1900).

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El término Revolución Industrial, al igual que conceptos históricos similares, es más conveniente que preciso. Es conveniente porque la historia requiere una división en períodos con fines de comprensión e instrucción y porque hubo suficientes innovaciones a finales del siglo XVIII y XIX para justificar la elección de este como uno de los períodos. Sin embargo, el término es impreciso porque la Revolución Industrial no tiene un principio ni un final claramente definidos. Además, es engañoso si implica un cambio de una vez por todas de una sociedad "preindustrial" a una "postindustrial", porque, como se ha visto, los acontecimientos de la Revolución Industrial tradicional habían sido bien preparados en un El ritmo creciente de la actividad industrial, comercial y tecnológica desde aproximadamente el año 1000 d.C. y condujo a una aceleración continua de los procesos de industrialización que aún continúan en nuestro tiempo. Por tanto, el término Revolución Industrial debe emplearse con cierto cuidado. Se utiliza a continuación para describir una aceleración extraordinaria en la tasa de crecimiento y cambio y, más particularmente, para describir los primeros 150 años de este período, ya que será conveniente seguir los desarrollos del siglo XX por separado.

La Revolución Industrial, en este sentido, ha sido un fenómeno mundial, al menos en la medida en que ha ocurrido en todas aquellas partes del mundo, de las cuales hay muy pocas excepciones, donde se ha sentido la influencia de la civilización occidental. Sin lugar a dudas, ocurrió primero en Gran Bretaña y sus efectos se extendieron sólo gradualmente a Europa continental y América del Norte. De manera igualmente clara, la Revolución Industrial que finalmente transformó estas partes del mundo occidental superó en magnitud los logros de Gran Bretaña, y el proceso avanzó hasta cambiar radicalmente la vida socioeconómica de Asia, África, América Latina y Australasia. Las razones de esta sucesión de acontecimientos son complejas, pero estaban implícitas en la explicación anterior del avance hacia la rápida industrialización. En parte gracias a la buena suerte y en parte a un esfuerzo consciente, a principios del siglo XVIII Gran Bretaña llegó a poseer la combinación de necesidades y recursos sociales que proporcionaban las condiciones previas necesarias para una innovación comercialmente exitosa y un sistema social capaz de sostener e institucionalizar los procesos de rápida evolución tecnológica. cambiar una vez que habían comenzado. Por lo tanto, esta sección se ocupará, en primer lugar, de los acontecimientos ocurridos en Gran Bretaña, aunque al analizar las fases posteriores del período será necesario rastrear la forma en que los logros técnicos británicos fueron difundidos y reemplazados en otras partes del mundo occidental.

Tecnología energética

Una característica destacada de la Revolución Industrial ha sido el avance de la tecnología energética. Al comienzo de este período, las principales fuentes de energía disponibles para la industria y cualquier otro consumidor potencial eran la energía animada y la fuerza del viento y del agua, siendo la única excepción significativa las máquinas de vapor atmosféricas que se habían instalado con fines de bombeo. principalmente en minas de carbón. Cabe destacar que este uso de la energía del vapor fue excepcional y lo siguió siendo para la mayoría de los fines industriales hasta bien entrado el siglo XIX. Steam no se limitó a sustituir otras fuentes de energía: las transformó. El mismo tipo de investigación científica que condujo al desarrollo de la máquina de vapor también se aplicó a las fuentes tradicionales de energía inanimada, con el resultado de que tanto las ruedas hidráulicas como los molinos de viento mejoraron en diseño y eficiencia. Numerosos ingenieros contribuyeron al perfeccionamiento de la construcción de las ruedas hidráulicas y, a mediados del siglo XIX, nuevos diseños hicieron posible aumentar la velocidad de revolución de la rueda hidráulica y prepararon así el camino para la aparición de la turbina hidráulica, que sigue siendo un sistema extremadamente eficiente. Dispositivo para convertir energía.

Molinos de viento

Mientras tanto, la construcción de molinos de viento británicos mejoró considerablemente gracias al refinamiento de las velas y al dispositivo autocorrector de la cola de milano, que mantenía las velas apuntando hacia el viento. Las velas de resorte reemplazaron el aparejo de lona tradicional del molino de viento por el equivalente de una persiana veneciana moderna, cuyas contraventanas podían abrirse o cerrarse para dejar pasar el viento o proporcionar una superficie sobre la cual ejercer su presión. El diseño de las velas se mejoró aún más con la vela "patente" en 1807. En los molinos equipados con estas velas, las contraventanas se controlaban en todas las velas simultáneamente mediante una palanca dentro del molino conectada por varillas a través del eje de viento con la barra operando el movimiento de las contraventanas en cada barrido. El control podría hacerse más completamente automático colgando pesas en la palanca del molino para determinar la presión máxima del viento más allá de la cual las contraventanas se abrirían y derramarían el viento. Por el contrario, se podrían colocar contrapesos para mantener las contraventanas en posición abierta. Con estas y otras modificaciones, los molinos de viento británicos se adaptaron a las crecientes demandas de tecnología energética. Pero el uso de la energía eólica disminuyó drásticamente en el siglo XIX con la difusión del vapor y la creciente escala de utilización de la energía. Los molinos de viento que habían proporcionado energía satisfactoriamente para procesos industriales en pequeña escala no pudieron competir con la producción de molinos de vapor a gran escala.

Máquinas de vapor

Aunque es importante hacer algunas aclaraciones sobre las fuentes de energía más antiguas, el vapor se convirtió en la fuente de energía característica y ubicua de la Revolución Industrial británica. La máquina atmosférica de Newcomen tuvo poco desarrollo hasta que James Watt patentó un condensador independiente en 1769, pero a partir de ese momento la máquina de vapor experimentó mejoras casi continuas durante más de un siglo. El condensador separado de Watt fue el resultado de su trabajo en un modelo de motor Newcomen que se estaba utilizando en un laboratorio de la Universidad de Glasgow. La inspiración de Watt fue separar las dos acciones de calentar el cilindro con vapor caliente y enfriarlo para condensar el vapor en cada carrera del motor. Manteniendo el cilindro permanentemente caliente y el condensador permanentemente frío, se podría lograr una gran economía en la energía utilizada. Esta idea brillantemente simple no pudo incorporarse inmediatamente a un motor a gran escala porque la ingeniería de tales máquinas había sido hasta entonces tosca y defectuosa. Se necesitaba el respaldo de un industrial de Birmingham, Matthew Boulton, con sus recursos de capital y competencia técnica, para convertir la idea en un éxito comercial. Entre 1775 y 1800, período durante el cual se ampliaron las patentes de Watt, la asociación Boulton y Watt produjo unos 500 motores que, a pesar de su alto coste en comparación con un motor de Newcomen, fueron adquiridos con entusiasmo por los industriales de la minería del estaño de Cornualles y otros usuarios avanzados. que necesitaban urgentemente una fuente de energía más económica y fiable.

Durante el cuarto de siglo en el que Boulton y Watt ejercieron su virtual monopolio sobre la fabricación de máquinas de vapor mejoradas, introdujeron muchos refinamientos importantes. Básicamente, convirtieron el motor de una máquina de bombeo atmosférico de simple efecto (es decir, que aplica potencia sólo en la carrera descendente del pistón) a un motor primario versátil que era de doble efecto y podía aplicarse al movimiento giratorio, impulsando así las ruedas de industria. El motor de acción rotativa fue adoptado rápidamente por el fabricante textil británico Sir Richard Arkwright para su uso en una fábrica de algodón, y aunque el desafortunado Albion Mill, en el extremo sur del puente de Blackfriars en Londres, fue incendiado en 1791, cuando había sido en uso durante sólo cinco años y aún estaba incompleto, demostró la viabilidad de aplicar energía de vapor a la molienda de granos a gran escala. Muchas otras industrias siguieron explorando las posibilidades de la energía de vapor, y pronto su uso se generalizó.

Las patentes de Watt tuvieron el efecto temporal de restringir el desarrollo de vapor a alta presión, necesario en aplicaciones de energía tan importantes como la locomotora. Este desarrollo se produjo rápidamente una vez que estas patentes caducaron en 1800. El ingeniero de Cornualles Richard Trevithick introdujo presiones de vapor más altas, logrando una presión sin precedentes de 145 libras por pulgada cuadrada (10 kilogramos por centímetro cuadrado) en 1802 con un motor experimental en Coalbrookdale, que funcionó de manera segura. y eficientemente. Casi al mismo tiempo, el versátil ingeniero estadounidense Oliver Evans construyó la primera máquina de vapor de alta presión en los Estados Unidos, utilizando, como Trevithick, una caldera cilíndrica con una placa de fuego interna y un conducto de humos. Las máquinas de vapor de alta presión rápidamente se hicieron populares en Estados Unidos, en parte como resultado de la iniciativa de Evans y en parte porque muy pocas máquinas de baja presión del tipo Watt cruzaron el Atlántico. Trevithick rápidamente aplicó su motor a un vehículo, fabricando con éxito la primera locomotora de vapor para el tranvía de Penydarren en el sur de Gales en 1804. Sin embargo, el éxito fue más tecnológico que comercial porque la locomotora fracturó la vía de hierro fundido del tranvía: la edad de el ferrocarril tuvo que esperar a un mayor desarrollo tanto de la vía permanente como de la locomotora.

Mientras tanto, la máquina de vapor estacionaria avanzó constantemente para satisfacer un mercado cada vez más amplio de necesidades industriales. El vapor a alta presión condujo al desarrollo de motores de bombeo de haz grande con una secuencia compleja de acciones de válvulas, que llegaron a ser universalmente conocidos como motores de Cornualles; su característica distintiva era el corte de la inyección de vapor antes de que se completara la carrera para permitir que el vapor realizara su trabajo expandiéndose. Estos motores se utilizaron en todo el mundo para tareas pesadas de bombeo y, a menudo, fueron enviados e instalados por ingenieros de Cornualles. El propio Trevithick pasó muchos años mejorando los motores de bombeo en América Latina. Los motores de Cornualles, sin embargo, probablemente eran más comunes en el propio Cornualles, donde se utilizaban en grandes cantidades en las industrias mineras del estaño y el cobre.

Otra consecuencia del vapor a alta presión fue la práctica de la combinación, de utilizar el vapor dos o más veces a presiones descendentes antes de que finalmente se condensara o agotara. La técnica fue aplicada por primera vez por Arthur Woolf, un ingeniero de minas de Cornualles, quien en 1811 había producido un motor de haz compuesto muy satisfactorio y eficiente con un cilindro de alta presión colocado junto al cilindro de baja presión, con ambos vástagos unidos al mismo pasador. del movimiento paralelo, que era un paralelogramo de varillas que conectaban el pistón a la viga, patentado por Watt en 1784. En 1845, John McNaught introdujo una forma alternativa de motor de viga compuesta, con el cilindro de alta presión en el extremo opuesto de la viga. desde el cilindro de baja presión y trabajando con una carrera más corta. Este se convirtió en un diseño muy popular. Se adoptaron varios otros métodos de composición de máquinas de vapor y la práctica se generalizó cada vez más; en la segunda mitad del siglo XIX se utilizaban motores de triple o cuádruple expansión en la industria y la propulsión marina. En ese momento también el motor vertical convencional de tipo viga adoptado por Newcomen y retenido por Watt comenzó a ser reemplazado por diseños de cilindros horizontales. Los motores de viga siguieron utilizándose para algunos fines hasta el eclipse de la máquina de vapor alternativa en el siglo XX, y otros tipos de motores verticales siguieron siendo populares, pero tanto para tareas grandes como pequeñas los diseños de motores con cilindros horizontales se convirtieron, con diferencia, en los más comunes.

La demanda de energía para generar electricidad estimuló nuevas ideas sobre la máquina de vapor en la década de 1880. El problema era lograr una velocidad de rotación suficientemente alta para que las dinamos funcionaran eficientemente. Tales velocidades estaban más allá del rango del motor alternativo normal (es decir, con un pistón moviéndose hacia adelante y hacia atrás en un cilindro). Los diseñadores comenzaron a investigar las posibilidades de realizar modificaciones radicales en el motor alternativo para lograr las velocidades deseadas, o de idear una máquina de vapor que funcionara según un principio completamente diferente. En la primera categoría, una solución era encerrar las piezas de trabajo del motor y forzar un lubricante alrededor de ellas bajo presión. El diseño del motor Willans, por ejemplo, era de este tipo y fue ampliamente adoptado en las primeras centrales eléctricas británicas. Otra modificación importante en el diseño alternativo fue el motor uniflow, que aumentó la eficiencia al expulsar el vapor de los puertos en el centro del cilindro en lugar de requerir que cambiara la dirección del flujo en el cilindro con cada movimiento del pistón. Sin embargo, el éxito total en la creación de una máquina de vapor de alta velocidad dependía de la turbina de vapor, un diseño tan novedoso que constituyó una importante innovación tecnológica. Esto fue inventado por Sir Charles Parsons en 1884. Al hacer pasar vapor a través de las palas de una serie de rotores de tamaño gradualmente creciente (para permitir la expansión del vapor), la energía del vapor se convertía en un movimiento circular muy rápido, que era Ideal para generar electricidad. Desde entonces se han hecho muchas mejoras en la construcción de turbinas y se ha aumentado enormemente su tamaño, pero los principios básicos siguen siendo los mismos, y este método sigue proporcionando la principal fuente de energía eléctrica, excepto en aquellas zonas en las que el terreno montañoso permite la construcción económica. Generación de energía hidroeléctrica mediante turbinas hidráulicas. Incluso las centrales nucleares más modernas utilizan turbinas de vapor porque la tecnología aún no ha resuelto el problema de transformar la energía nuclear directamente en electricidad. También en la propulsión marina, la turbina de vapor sigue siendo una fuente importante de energía a pesar de la competencia del motor de combustión interna.