El desarrollo de la energía de vapor durante los períodos colonial y republicano temprano fue inicialmente vacilante pero finalmente decisivo. Comenzando como una importación con poca relevancia para la situación doméstica, la máquina de vapor se convirtió luego en una fuente de energía que se adaptó a las necesidades locales. Los avances tecnológicos eventualmente colocaron a Estados Unidos a la vanguardia del desarrollo de la energía de vapor y, al final del período, era una tecnología preparada para invadir el continente americano.
Orígenes y aplicaciones tempranas
La energía de vapor tiene sus inicios en la dependencia británica del carbón como combustible y en las inundaciones que se produjeron a medida que se extraían las capas de carbón cada vez más profundas. La máquina de vapor construida por Thomas Newcomen (1663-1729) en 1712 fue la primera aplicación práctica del vapor al problema del bombeo de las minas inundadas. Aunque las primeras máquinas de vapor eran ineficientes y problemáticas, su adopción generalizada en Inglaterra estaba asegurada porque realizaban una función crucial y, en la mayoría de los casos, consumían un combustible extraído de las instalaciones.
La primera aplicación de energía a vapor en el Nuevo Mundo tuvo lugar en Nueva Jersey. En 1748, Philip Schuyler, propietario de una mina de cobre gravemente inundada cerca de Newark, encargó un motor a los Hornblowers, una familia de constructores de motores de vapor en Cornualles, Inglaterra. La máquina, acompañada por Josiah Hornblower y numerosos componentes duplicados, se envió en 1753 y finalmente se puso en funcionamiento en 1755. Este motor devolvió la rentabilidad a la mina y continuó funcionando, al menos esporádicamente, durante más de cincuenta años.
Debían pasar dos décadas antes del próximo intento de emplear vapor en Estados Unidos. Christopher Colles (1739-1816), un inmigrante irlandés, emprendió la fabricación de dos motores para instalaciones de bombeo de agua: uno en 1773 para una destilería en Filadelfia y otro en 1776 para la primera planta pública de agua de la ciudad de Nueva York. Aunque el motor Filadelfia quedó sin terminar, estos dos motores fueron los primeros en construirse en las colonias. Otro motor se fabricó alrededor de 1780 para bombear agua de la mina en el horno Hope de Joseph Brown cerca de Cranston, Rhode Island.
adaptación
Así como los orígenes de la energía de vapor surgieron de la situación inglesa, los primeros avances estadounidenses surgieron de las necesidades locales, específicamente el recorrido de largas distancias a través de la navegación por agua. Los desarrollos en Inglaterra durante el último cuarto del siglo xvm fueron nuevamente de ayuda. Las sucesivas mejoras al motor básico de Newcomen por parte del ingeniero e inventor escocés James Watt (1736-1819) dieron como resultado máquinas de vapor que eran más eficientes térmicamente, más pequeñas, de funcionamiento más suave y capaces de proporcionar movimiento rotatorio.
Aunque Robert Fulton (1765–1815) es ampliamente aceptado como el creador del barco de vapor, a John Fitch (1743–1798) se le atribuye el mérito de operar el primer barco de vapor exitoso en los Estados Unidos. Pero el barco de vapor de 1787 de Fitch está destinado a la navegación a vapor como lo fue el motor de la mina Schuyler para el desarrollo de vapor estacionario, un primer paso exitoso pero aislado. Fulton eligió la ciudad de Nueva York como el lugar para la inauguración el 17 de agosto de 1807 de su gran buque, el Barco de vapor North River de Clermont. El Clermont fue un éxito, no solo tecnológicamente sino también económicamente; Fulton comenzó inmediatamente la operación regular de pago de pasajes desde la ciudad de Nueva York a Albany y utilizó las ganancias para comenzar a construir botes mejorados. Otros experimentadores de barcos de vapor como Nicholas Roosevelt y John Stevens y su hijo Robert comenzaron a construir embarcaciones similares. Sólo cuatro años después, Fulton construido en Pittsburgh Nueva Orleans partió hacia su puerto homónimo, y comenzó una nueva era en la navegación fluvial en los Estados Unidos.
Alta presión
En 1804, el inventor estadounidense Oliver Evans (1755-1819) proporcionó el mayor impulso a la revolución del vapor estadounidense cuando operó con éxito una máquina experimental que empleaba vapor de alta presión. Richard Trevithick hizo el mismo avance de forma completamente independiente en Inglaterra al mismo tiempo. Los motores de "alta presión" eran, para una potencia determinada, más compactos que los motores de tipo Watt. Su economía era tal que podían diseñarse para su uso tanto en aplicaciones modestas como grandes, extendiendo así el alcance de la energía de vapor más allá de los barcos de vapor y las instalaciones de bombeo en los molinos de harina, azúcar y aserraderos. A pesar de estar cubierto por la patente de Evans, la posterior construcción y refinamiento de motores y calderas de alta presión tuvo lugar en gran medida fuera del sistema de patentes, una circunstancia que sin duda ayudó al aislamiento de muchas instalaciones y se combinó con el ingenio, la conveniencia y las consideraciones comerciales de base. Evans, ya conocido por su trabajo de 1795, La guía de Young Millwright y Miller, también tuvo una influencia considerable a través de su 1805 Guía del aborto del joven ingeniero de vapor, quizás el tratado de vapor más accesible de la época. El omnipresente motor estacionario horizontal de la América del siglo XIX debe su sofisticación básica a la máquina de vapor de alta presión que se aplicó y adaptó por primera vez a la navegación fluvial.
Ferrocarriles
A fines de la década de 1820, recién comenzaba otra era de la energía a vapor en Estados Unidos: la del ferrocarril. Las primeras locomotoras de vapor exitosas se habían desarrollado para su uso en minas de carbón inglesas y, a mediados de la década de 1820, esta tecnología se estaba aplicando a los ferrocarriles públicos que conectaban ciudades y comunidades rurales en el norte de Inglaterra. Como era de esperar, los relatos de estas empresas llegaron a los Estados Unidos. La Compañía del Canal de Delaware y Hudson, organizada en 1823, propuso la incorporación de una sección de ferrocarril en su ruta planificada del canal y con ese fin ordenó cuatro locomotoras desde Inglaterra. El primero en ser cocido al vapor, el León de Stourbridge, fue probado en carretera en agosto y septiembre de 1829. Fue un fracaso total, en gran parte porque la locomotora era demasiado pesada para su vía. Pero esto, a diferencia de las fallas de las primeras instalaciones de vapor en el continente americano, fue solo el más mínimo de los reveses. Para entonces, el número de mecánicos prácticos, una oleada de conocimientos mecánicos difundidos en los cerca de cuatrocientos barcos de vapor que navegaban por el Mississippi y sus afluentes, y concentrados en talleres mecánicos y fundiciones en Pittsburgh, Filadelfia, Nueva York y otros lugares, era tal que Este comienzo en falso no hizo más que presagiar claramente la divergencia resultante de la práctica ferroviaria estadounidense y británica. A fines de la década de 1820 habían surgido métodos de trabajo arraigados en la situación estadounidense, métodos que estaban preparados para adaptar completamente la tecnología de vapor a la situación estadounidense.