Motorul cu abur şi Revoluţia Industrială

Motorul cu abur, folosit atât ca dispozitiv autonom, cât și ca parte integrantă a locomotivelor, este o invenție marcantă a Revoluției Industriale. Pornind de la un experiment din secolul al XVII-lea, motorul cu abur a devenit, până la mijlocul secolului al XIX-lea, o tehnologie de bază, punând în mișcare fabrici uriașe, deschizând accesul către mine mai adânci și facilitând dezvoltarea unei rețele de transport moderne.

Puterea industrială înainte de 1750

Până în anul 1750, data convențională de început a Revoluției Industriale, majoritatea industriilor britanice (penetru că în Marea Britanie a început Revoluţia Industrială) și europene erau tradiționale, bazându-se pe apă ca sursă principală de energie. Râurile și roțile hidraulice erau esențiale pentru industrie, deoarece tehnologia era deja testată, fiabilă și disponibilă pe scară largă în peisajul britanic. Totuși, aceste surse de energie ridicau probleme majore: alimentarea cu apă necesita proximitatea unei surse adecvate, adesea în zone izolate, iar apa putea să înghețe sau să sece.

Pe de altă parte, energia hidraulică avea avantajul de a fi ieftină și era esențială pentru transport, cu râurile și comerțul costier jucând un rol esențial în societate. Transportul pe uscat era asigurat cu ajutorul animalelor, dar costurile ridicate de hrănire și întreținere limitau utilizarea acestora. În acest context, dezvoltarea rapidă a industriei avea nevoie de surse de energie alternative.^[sursa]

Motorul cu abur: evoluţia

În secolul al XVII-lea, inginerii au început să experimenteze motoarele cu abur pentru a rezolva aceste probleme de energie. În anul 1698, Thomas Savery a dezvoltat „Mașina pentru ridicarea apei prin foc”, destinată să pompeze apa din minele de staniu din Cornwall. Deși funcțional, dispozitivul era rudimentar și aplicabilitățile sale limitate. Mașina utiliza o mișcare simplă de sus în jos și avea tendința de a exploda, iar brevetul de 35 de ani deținut de Savery a încetinit dezvoltarea motoarelor alternative.

Un progres a venit în anul 1712, când Thomas Newcomen a creat un alt tip de motor, evitând brevetele lui Savery. Motorul său a fost utilizat pentru a pompa apă din minele de cărbune din Staffordshire. Deși mai sigur decât cel al lui Savery, motorul lui Newcomen era costisitor și avea limitări, dar se bucura de avantajul crucial de a nu exploda.

A doua jumătate a secolului al XVIII-lea a adus o inovație majoră, grație lui James Watt. Inspirat de realizările predecesorilor săi, Watt a conceput un condensator separat, economisind astfel combustibil și crescând eficiența motorului lui Newcomen. În această perioadă, el a colaborat cu industria fierului și s-a asociat cu Matthew Boulton, un fost producător de jucării.

În anul 1781, alături de Boulton și William Murdoch, Watt a construit primul „motor cu abur cu acțiune rotativă”, care putea alimenta utilaje industriale. În anul 1788, au adăugat un regulator centrifugal pentru a menține o viteză constantă, creând astfel o sursă de energie industrială alternativă și sustenabilă. După anul 1800, motoarele cu abur au intrat în producția de masă.

Adoptarea treptată a aburului în industrie

Deși asociată îndeaproape cu Revoluția Industrială, puterea aburului a fost adoptată destul de lent. O mare parte a industrializării era deja în curs până la implementarea aburului pe scară largă, iar multe domenii continuau să funcționeze pe baza tehnologiilor anterioare. Costurile inițiale ridicate ale motorului cu abur i-au determinat pe unii industriași să fie reticenți, preferând surse de energie mai accesibile pentru a evita riscurile financiare majore.

Primele motoare cu abur prezentau și ele neajunsuri: erau ineficiente, consumau cantități mari de cărbune și necesitau instalații industriale extinse, în timp ce majoritatea industriilor funcționau la scară mică. A fost nevoie de timp – până în anii 1830-1840 – pentru ca prețul cărbunelui să scadă, iar industria să crească suficient pentru a justifica trecerea către o sursă de energie mai puternică.

Impactul motorului cu abur asupra industriei textile

Industria textilă a folosit inițial diverse surse de energie – de la puterea apei la forța muncii manuale, cu numeroși lucrători din sistemul domestic. Primele fabrici textile au fost construite la începutul secolului al XVIII-lea și foloseau energia apei, deoarece producția textilă necesita la acel moment un volum redus de energie.

Expansiunea industriei a adus dezvoltarea de noi facilități de-a lungul râurilor, pentru a beneficia de roțile hidraulice. După ce motoarele cu abur au devenit o opțiune viabilă în jurul anului 1780, industria textilă a adoptat această tehnologie cu reținere, fiind costisitoare, necesitând investiții mari inițiale și ridicând unele dificultăți.

Cu timpul însă, costurile aburului au scăzut și utilizarea lui s-a răspândit. În anul 1820, puterea apei și cea a aburului deveniseră comparabile ca importanță, iar până în anul 1830, aburul depășea cu mult energia hidraulică, stimulând productivitatea industriei textile și accelerând crearea de noi fabrici.

Efectele asupra industriei cărbunelui și fierului

În timpul Revoluției Industriale, industriile cărbunelui, fierului și oțelului s-au dezvoltat simbiotic, stimulându-se reciproc. Cererea de cărbune pentru alimentarea motoarelor cu abur era în creștere, iar aceste motoare, la rândul lor, au permis deschiderea de mine mai adânci și o extracție mai amplă de cărbune, ceea ce a redus costul acestui combustibil, facilitând astfel o extindere și mai mare a energiei pe bază de abur.

Industria fierului a beneficiat, de asemenea, de dezvoltarea motorului cu abur. La început, aburul era folosit pentru a pompa apa în rezervoare, dar ulterior a fost aplicat la furnale mai mari și mai eficiente, crescând capacitatea de producție a fierului. Motoarele cu acțiune rotativă puteau fi integrate în procesele complexe de prelucrare a fierului, iar în anul 1839 a fost introdus pentru prima dată ciocanul cu abur.

Legătura dintre abur și fier datează încă din anul 1722, când inginerul Newcomen și magnatul fierului Darby au colaborat pentru a îmbunătăți calitatea fierului utilizat la fabricarea motoarelor cu abur. Un fier mai bun a permis realizarea unor motoare mai precise și mai eficiente.

Rolul motorului cu abur în Revoluția Industrială

Motorul cu abur este adesea considerat simbolul Revoluției Industriale, dar cât de semnificativ a fost rolul său în primele etape ale industrializării?

Unii istorici argumentează că motorul cu abur a avut un impact redus la început, fiind utilizat doar în industriile de mare amploare, în timp ce majoritatea sectoarelor funcționau la scară mică până în jurul anului 1830. Ea recunoaște că unele industrii, precum cea a fierului și a cărbunelui, au integrat motoarele cu abur, dar subliniază că rentabilitatea economică a acestora a devenit evidentă pentru majoritatea sectoarelor abia după anul 1830.

Principalii factori care au frânat inițial adoptarea motorului cu abur au fost costurile ridicate, provocările tehnice și disponibilitatea forței de muncă manuale – mai flexibilă și mai ușor de gestionat decât motoarele cu abur.

Istoricul Peter Mathias susține o opinie similară, subliniind că aburul a fost, totuși, una dintre cele mai importante inovații ale Revoluției Industriale, dar și una care a impulsionat o „a doua etapă” a dezvoltării motoarelor cu abur, venită aproape de finalul Revoluției Industriale.