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"I LUOGHI DELLA SCIENZA E DELLA TECNICA"
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- Dalla Ruota Idraulica alla Turbina
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GLI IMPIANTI DI SOLLEVAMENTO DELL’ACQUA VERGINE
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E’ nell’Inghilterra della rivoluzione industriale e nell’ambiente degli imprenditori, interessati ad accrescere il ritmo della produzione, che l’approfondimento delle nozioni sul calore ed i principi della termodinamica dovuti a fisici come Thompson e Joule, sarebbero stati applicati alla costruzione di macchine in grado di sfruttare l’energia termica per produrre lavoro.
La prima macchina a vapore fu ideata da Thomas Newcomen nel 1712 e fu utilizzata per pompare l’acqua nelle miniere. Il vapore prodotto dal riscaldamento dell’acqua in una caldaia a legna o carbone era convogliato nel cilindro motore entro il quale la forza elastica del vapore sollevava un pistone: quando questo era in cima un getto d’acqua fredda condensava il vapore producendo una depressione che risucchiava il pistone e la leva a bilanciere ad esso collegata. Il movimento alterno del bilanciere azionava l’asse della pompa in su e in giù per pompare l’acqua dalle viscere della miniera. A James Watt si devono alcune modifiche che aumentarono il rendimento della macchina e trasformarono il movimento alternato del pistone in moto rotatorio, perché potesse azionare le bielle di trasmissione nelle fabbriche tessili.
Con gli accorgimenti tecnici del regolatore (per il dosaggio automatico della portata del vapore) del condensatore (per condensare separatamente il vapore, senza raffreddare il cilindro) e del cassetto di distribuzione che permetteva al vapore di agire alternativamente sulle due facce del cilindro, ponendone alternativamente un lato in comunicazione con la caldaia e l’altro con lo scarico, la macchina “a doppio effetto” di Watt utilizzava pur sempre vapore a bassa pressione. Era dunque difficile avvalersene per la locomozione.
Molti studi ed esperimenti si dovettero dunque ancora compiere per realizzare quelle condizioni d’alta pressione che avrebbero reso possibile l’utilizzo della macchina a vapore per produrre la locomotiva. E’ in questo periodo che si fa strada la possibilità di far correre i nuovi veicoli su rotaie. Queste erano già da tempo in uso nelle miniere per i carrelli da carico. Si costruirono rotaie sempre più adatte, prima in ghisa, poi in ferro. George Stephenson che nel 1829 perfezionò il suo modello di locomotiva – la “Rocket” - utilizzando l’innovativo meccanismo della biella-manovella per la trasmissione del moto dal pistone alle ruote, senza ingranaggio intermedio, stabilì anche la distanza delle rotaie (chiamata “scartamento”) a 1,435 metri, in uso ancor’oggi.
Di tutte le invenzioni del XIX secolo la locomotiva fu certamente quella che incise più profondamente sulle strutture economiche, sulla cultura e sul costume. Le esigenze delle società ferroviarie stimolarono la creazione delle grandi industrie meccanico-siderurgiche; si introdussero nuovi criteri costruttivi, con l’adozione del ferro e dell’acciaio, per le opere edilizie; l’aumento dei nodi ferroviari richiese la costruzione di ponti e gallerie e si diede inizio alla costruzione dei grandi trafori che esaltarono l’opinione pubblica ottocentesca, facendo intravvedere nuove occasioni di contatto, mentre la maggiore agilità degli scambi promuoveva una maggiore libertà del commercio. La nascente società industriale trovò nelle strade ferrate lo strumento principale della propria espansione e della conquista dei mercati.
L’incremento delle ferrovie pose presto in crisi l’invenzione che le aveva fatte nascere: il lavoro compiuto da una locomotiva a vapore è minimo rispetto all’energia che viene spesa. Si cercarono perciò ben presto fonti di energia meno costose e più pratiche. Nel 1879 Siemens presentò una elettromotrice di facile impiego e nel 1880 Edison un locomotore elettrico. Ma il primo tronco ferroviario interamente elettrificato fu inaugurato in Irlanda nel 1883: da allora l’elettrificazione delle strade ferrate procedette continuamente.