Vestigia stortiche in Cornovaglia
Fondamentalmente il motore brevettato da Thomas Newcomen è costituito da una caldaia a cupola in rame, in ferro più tardi, comunicante nella parte alta, tramite una valvola ad un cilindro verticale, in ottone, dove scorre un pistone (corsa x alesaggio c.ca 250x125cm) il cui stelo, in alto, è collegato all'estremo di un grosso bilanciere in legno (Lungh. c.ca 6m). All'estremo opposto del bilanciere è fissata l'asta della pompa a stantuffo calata lungo il pozzo di eduzione. Da allora resterà in uso definire un motore del tipo illustrato con il diametro del pistone espresso in pollici spesso seguito dai valori di corsa dello stesso e dell'asta della pompa espressi in piedi (p.es.: 47"(9'x7') ).
Il funzionamento del motore Newcomen è molto semplice: nella prima fase viene immesso vapore nel cilindro, la valvola viene chiusa e si immette, a pioggia, acqua fredda; il vapore diminuendo di temperatura condensa creando depressione, richiamando verso il basso il pistone che solleva l'asta della pompa. Esaurita la fase di condensazione il pistone torna verso l'alto trascinato dal peso della batteria aspirando nuovo vapore dalla caldaia concludendo così il ciclo. Tale tipo di motore viene anche definito "atmosferico" proprio per il fatto che il vapore immesso nel cilindro non è in pressione. Nonostante l'efficacia della macchina è chiara la dipendenza della stessa al carbone, ed infatti in un primo momento il successo dei motori Newcomen si ebbe soprattutto nei bacini carboniferi mentre in zone come la Cornovaglia i grossi problemi rimanevano il trasporto del carbone, il suo prezzo e le tasse imposte. Un motore medio da 47" poteva consumare da 1500 a 2000 tonnellate di carbone/anno, per uno più potente da 70" il consumo superava le 3000 t/anno ! Considerando che il costo reso in Cornovaglia del carbone era circa 4 volte il prezzo di acquisto franco miniera in Galles si può ben capire come il problema consumi fu affrontato con dedizione!
Nel 1739 veniva infatti riportato un solo motore funzionante in Cornovaglia, successivamente per ragioni di mercato (anche per via dei conflitti dilaganti in Europa), per la diminuzione delle tasse sul carbone importato dal Galles (Welsh steam coal) e per le maggiori profondità di lavoro il numero di motori installati riprese a salire, nel 1742 se ne riportano 5 in funzione e nel 1758 ben 24. Nel 1775 viene installato presso Chacewater Mine uno tra i più grandi Newcomen in Cornovaglia con alesaggio di 72" (c.ca 183cm) progettato dall'ingegner John Smeaton (1724-1792) che dopo essersi dedicato con successo al perfezionamento di macchine ad acqua ed a vento, concentrò le sue attenzioni al perfezionamento del motore atmosferico. Tale epoca si può affermare coincida con il massimo sviluppo del motore atmosferico in termini di efficienza e manovrabilità ad opera dei vari ingegneri locali (J.Wise, J.Budge, J.Nancarrowed, J.Hornblower) ed il numero totale di questi in uso nelle miniere della Cornovaglia al culmine della loro notorietà non superò il centinaio (circa 75).
Nello stesso anno (1775) lo scozzese James Watt (1736-1819) depositava, con il suo socio d'affari Matthew Boulton, il brevetto di una macchina a vapore il cui funzionamento ricalcava quello del Newcomen, ma con importanti innovazioni come il condensatore separato che ne faranno il successore indiscusso e renderanno il motore a vapore popolare in tutto il mondo ed adatto a molteplici usi industriali).
Tale motore sollevò l'interesse immediato delle compagnie minerarie della Cornovaglia e già nel 1777 il primo di essi (30") era in funzione alla Cachewater Mine; principale vantaggio di tale motore era il ridotto consumo rispetto al tipo atmosferico classico. Trasferendo la fase di condensazione in una camera dedicata e separata dal cilindro principale si riducevano drasticamente le perdite dovute al continuo riscaldamento e raffreddamento delle pareti il tutto risultando in una sensibile riduzione dei consumi valutabili in circa tre quarti in meno. Alle Consolidated Mines si riporta che 7 motori Newcomen consumarono nel 1779 circa 19.000 tonnellate di carbone, nel 1783 gli stessi furono sostituiti da 5 del tipo Boulton & Watt con un consumo di sole 6000 tonnellate circa di carbone nello stesso arco di tempo. Il successo del nuovo motore era ormai riconosciuto ed il loro utilizzo si faceva sempre più indispensabile con il progressivo approfondimento dei cantieri di lavoro (All'inizio del 700 i cantieri più profondi si trovavano a c.ca 85 fathoms dalla superficie, nel 1730 nella miniera di Poldice i cantieri raggiunsero la profondità di 106 fathoms e verso la fine del 1700 si raggiunsero c.ca 170 fathoms, rispettivamente: 155m, 190m e 310m circa).