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La máquina de Newcomen consistía en un gran cilindro vertical, abierto en la parte superior, en el que un pistón suspendido de una cadena que lo unía a un travesaño horizontal con un pivote central. El travesaño tenía unos extremos curvados para mantener la verticalidad de la cadena cuando oscilaba. El movimiento se originaba cuando el vapor pasaba desde una caldera al cilindro por debajo del pistón, y después se enfriaba aportando agua fría. La presión atmosférica, habida cuenta del vacío parcial que creaba la condensación, empujaba el pistón hacia abajo. Entonces se iniciaba de nuevo el ciclo: una nueva inyección de vapor subía de nuevo el pistón creando de esta forma un movimiento continuo de subida y bajada que podía usar se conectando el otro extremo del travesaño a una máquina que pudiese aprovecharlo. En sus primeras aplicaciones esta máquina era una bomba para extraer el agua de las minas.