Mundo Ferroviario

La Máquina de Vapor y los Antecedentes del Ferrocarril

Mundo Ferroviario

Por Arturo Valencia

Si bien, las primeras locomotoras fueron desarrolladas en Inglaterra a principios del siglo XIX, no obstante, la historia del ferrocarril se remonta mucho tiempo atrás, pues sus distintos elementos son el resultado de un proceso de perfeccionamiento que requirió de siglos de ensayo y error. El primero de dichos elementos fue la invención de la rueda hace siete mil años, lo cual permitió el desarrollo de vehículos jalados por animales de tiro, ya fuera para el transporte de pasajeros o de mercancías. Otro elemento desarrollado en la antigüedad fueron los canales tallados en la roca por los griegos, los cuales impedían que las ruedas se deslizaran si el terreno era muy resbaloso. Muchos años después, esta sencilla técnica sería retomada en las minas de carbón alemanas, pues era frecuente que los vagones en que transportaban el mineral se hundieran en el lodo debido al peso. 

 

La diferencia con los antiguos carriles griegos, era que los mineros alemanes en lugar de escarbar sobre el terreno, instalaron sobre la superficie pedazos de madera unidos por travesaños sobre los que hacían circular sus carros. Gracias a la experiencia y a una minuciosa observación, añadieron una pestaña en forma de “L” a estos rudimentarios rieles, lo que permitía que los vagones no se descarrilaran, sin embargo, el trato rudo y el peso de la carga hacía que los rieles de madera se desgastaran rápidamente. Pronto los mineros ingleses perfeccionaron esta técnica cubriendo los rieles de madera con hierro, y poco después, gracias al auge de la producción de este metal, se comenzaron a producir los primeros rieles metálicos. Fue tan exitoso el nuevo sistema, que se construyeron pequeñas líneas que unían las minas con los ríos más cercanos, los cuales incluían pequeños puentes para salvar desniveles del terreno o cuerpos de agua.  

Al mismo tiempo que se desarrollaban los caminos de hierro de tracción animal, comenzaron a funcionar los primeros “caminos de hierro” por gravedad, de los cuales había dos tipos: los que descendían por tierra en una vía y los que descendían colgados de un cable. El primer tipo fue ampliamente utilizado en la minería, de manera que descendían los vagones cargados por una pendiente y luego eran regresados por tracción animal al punto inicial. El segundo tipo tuvo un uso más limitado debido a que el volumen de carga dependía de la resistencia del cable que sostenía al vagón durante el descenso, lo que tendía a generar accidentes. 

 

A mediados del siglo XVIII, con el inicio de la Revolución Industrial y ante el aumento en la demanda de transporte, se comenzó a buscar una forma más barata para sustituir la tracción animal. Al igual que el resto de los elementos necesarios para la invención del ferrocarril, la idea de utilizar el vapor como fuerza motriz tampoco era nueva. Desde la antigüedad se habían inventado diversos artilugios que utilizaban el vapor, ya fuera para abrir y cerrar puertas o para hacer sonar instrumentos musicales de manera automática. No obstante, no fue sino hasta el siglo XVII que se comenzó a experimentar con la fuerza del vapor para fines prácticos. En aquella época, pocas actividades económicas ofrecían mayores posibilidades de enriquecimiento que la minería de metales preciosos, aunque también era una actividad llena de riesgos y altos costos. Dos de los principales problemas que desvelaban a los empresarios mineros era la falta de ventilación en las explotaciones, así como la acumulación de agua en las minas a medida que se excavaba a mayor profundidad, lo que representaba una amenaza mayúscula para su operación intensiva. No es casual que estos problemas despertaran la curiosidad de ingenieros y operarios que, incentivados por recompensas o expectativas de ganancias, comenzaron a experimentar con mecanismos cada vez más complejos. 

Uno de los métodos más efectivos para solucionar el problema de las inundaciones mineras era el utilizado por mecanismos que aprovechaban la presión atmosférica. De manera simultánea, diversos ingenieros desarrollaron sendos prototipos, siendo el más exitoso el inventado por Thomas Newcomen, el cual accionaba una bomba que extraía el agua de la mina a través de un ingenioso mecanismo que consistía en enfriar un cilindro que contenía vapor de agua, creando vacío dentro del mismo y generando con ello fuerza de succión. Aunque la bomba de presión atmosférica de Newcomen significó un avance respecto a los mecanismos anteriores, esta era poco eficiente en el uso de combustible pues el calor generado al producir el vapor era desperdiciado al enfriar el cilindro, lo que hacía muy costosa la operación de esta bomba. 

 

Para que el uso de esta fuerza motriz se difundiera, se requería una pequeña mejora que la hiciera más eficiente. Ese pasó fue dado por el ingeniero mecánico e inventor escocés James Watt en 1774. Cuenta una leyenda que, siendo aún niño, el pequeño James quedó fascinado mientras miraba una tetera calentándose en una chimenea. Observó que al cubrir la boquilla se comenzaba a mover la tapa de la tetera como resultado del aumento de la presión, y que el interior de esta se encontraba cubierta de gotas diminutas, resultado de la condensación del vapor, todo lo cual despertó su curiosidad. Aunque con toda probabilidad este relato es apócrifo, lo cierto es que Watt reunía todos los requisitos necesarios para la tarea; era hijo de un inventor naval y tuvo una esmerada educación por parte de su madre, aunado a una gran habilidad manual y aptitudes para las matemáticas.

Siendo aún muy joven ingresó a un taller como aprendiz de fabricante de instrumentos y poco después instaló un taller dentro de la Universidad de Glasgow donde entabló amistad con Adam Smith, considerado el padre de la economía. 

 

Aunque la bomba de presión atmosférica de Newcomen había ganado merecida fama y era cada vez más utilizada, Watt se percató que desperdiciaba una gran cantidad de energía, por lo que decidió mejorar su diseño añadiéndole un condensador que lograría evitar el desperdicio del vapor, lo que aumentó radicalmente su potencia. Además, introdujo una modificación a la bomba de Newcomen que amplió infinitamente sus posibilidades de utilización: adaptó este motor para que generará un movimiento rotatorio por medio de un mecanismo de biela-manivela, lo que permitió que el movimiento lineal del pistón del cilindro se transformara en un movimiento de rotación. Esta modificación aparentemente pequeña, fue la innovación tecnológica fundamental que impulsó la revolución industrial, pues permitió que la máquina de vapor pudiera ser usada no solo en la extracción de agua, desencadenando toda una avalancha de inventos, siendo el ferrocarril una de las innovaciones que tendría mayor impacto en el mundo entero. 

 

Aunque la máquina de vapor de Watt rápidamente tuvo múltiples usos en la industria y la minería, su aplicación al transporte no fue inmediata. Uno de los primeros intentos fue desarrollado por Nicholas Cugnot, quien pretendía fabricar una carreta impulsada por una pequeña máquina a vapor, proyecto que fracasó debido a la baja potencia de los motores de aquel entonces y al enorme peso de la caldera, el cual no podía circular por los maltrechos caminos ingleses. Aunque el proyecto de Cugnot no tuvo éxito, fue retomado por Richard Trevithick a quien se le ocurrió que la carreta podría circular sobre rieles montados sobre un terreno previamente acondicionado para soportar el peso.

De este modo, a principios del siglo XIX los elementos necesarios para la invención del ferrocarril se encontraban ya en una fase avanzada de experimentación. No obstante, aún se requería que todas estas invenciones fueran conjuntadas de manera que pudieran aprovecharse comercialmente. Para ello, era necesario alguien que tuviera la visión y la experiencia práctica para simplificar los procesos, permitiendo la reducción de sus costos y su fabricación industrial. Ese individuo fue el ingeniero inglés, George Stephenson, conocido como el “Padre de los Ferrocarriles”. 

 

 

 

 

Arturo Valencia

 

Licenciado en Economía, Maestro y Doctor en Historia por el Colegio de  México. Es investigador asociado en el Instituto de Investigaciones Económicas de la UNAM. Escritor y colaborador en revistas y libros especializados en temas ferroviarios.

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