Macchina a vapore di Newcomen

Il racconto

Miniere piene d'acqua

All'inizio del Settecento, in Inghilterra, si scavava sempre più carbone. Il legno, che per secoli era servito a scaldare le case e a far funzionare fucine e fornaci, cominciava a scarseggiare, perché i boschi venivano tagliati in fretta; il carbone, abbondante nel sottosuolo del paese, lo sostituiva. Ma c'era un grande problema. Quando i minatori scendevano in profondità, le gallerie si riempivano d'acqua, che filtrava dalle rocce. Per continuare a scavare, bisognava continuamente pompare via l'acqua.

Per farlo si usavano le braccia degli uomini o la forza dei cavalli, che giravano in tondo per azionare le pompe: un lavoro lento e costosissimo. In molte miniere, a un certo punto, era impossibile scavare più a fondo, e i giacimenti restavano inutilizzati. Servivano macchine più potenti.

Il fabbro di Dartmouth

Thomas Newcomen era un fabbro e commerciante di ferramenta di Dartmouth, un porto del Devon, nel sud dell'Inghilterra. Vendeva attrezzi ai minatori della Cornovaglia, la regione vicina, e conosceva da vicino i loro problemi. Non era uno scienziato, e non aveva fatto studi, ma era bravo con le mani e con le idee. Insieme a un amico idraulico, John Calley, per più di dieci anni fece prove su una macchina che sfruttasse il vapore.

Qualcosa si sapeva già: nel 1698 un ingegnere militare, Thomas Savery, aveva brevettato una pompa a vapore chiamata «l'amico del minatore», ma funzionava male e rischiava di esplodere. Il fisico francese Denis Papin, qualche anno prima, aveva pensato a un cilindro con un pistone mosso dal vapore. Newcomen riunì queste idee in una macchina molto più sicura e pratica.

Come funzionava

La macchina di Newcomen aveva una grande caldaia, in cui l'acqua bolliva, e un cilindro verticale con un pistone che poteva scorrere su e giù. Il vapore, a bassissima pressione, entrava nel cilindro e spingeva il pistone verso l'alto. Poi, un getto d'acqua fredda faceva condensare il vapore, cioè lo trasformava di nuovo in goccioline d'acqua: dentro il cilindro si formava un vuoto parziale, e la pressione dell'aria esterna, come una mano invisibile, spingeva il pistone verso il basso con grande forza. Per questo la macchina era chiamata «atmosferica». Il pistone era collegato, con una catena, a un'enorme trave di legno, il bilanciere, che oscillava come un'altalena e azionava la pompa che pescava l'acqua nella miniera.

1712: la prima macchina al lavoro

La prima macchina di Newcomen di cui abbiamo notizia sicura funzionò nel 1712 in una miniera di carbone vicino al castello di Dudley, nelle Midlands. Faceva circa dodici colpi al minuto, e a ogni colpo sollevava una grande quantità d'acqua da una profondità di una cinquantina di metri: più lavoro di dozzine di cavalli, giorno e notte, senza stancarsi. Era enorme, rumorosa, una grande costruzione di mattoni con la trave di legno che oscillava sopra l'edificio, e consumava moltissimo carbone, ma nelle miniere di carbone, dove il combustibile non mancava, non importava.

Poiché il brevetto di Savery, che copriva ogni macchina per sollevare l'acqua con il fuoco, era ancora valido, Newcomen dovette associarsi a lui e dividere i guadagni, e perciò non diventò ricco. Era un uomo molto religioso, predicatore laico nella chiesa battista, e non seppe mai quanto la sua invenzione avrebbe cambiato il mondo.

Il successo fu rapido. Quando Newcomen morì, nel 1729, c'erano già più di cento macchine funzionanti, in Gran Bretagna e sul continente: in Francia, in Germania, in Ungheria, in Svezia. Nella seconda metà del Settecento ne erano state costruite centinaia: pompavano l'acqua dalle miniere di carbone e di stagno e dalle città, e sollevavano acqua per far girare le ruote idrauliche delle fabbriche.