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James Watt

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James Watt (19 de enero de 1736 - 25 de agosto de 1819)1 fue un inventor e ingeniero escocés cuyas mejoras en la máquina de vapor dieron gran impulso a la Revolución Industrial. Su invención sacó el motor de los remotos campos de carbón y lo introdujo en fábricas, donde el trabajo se podía realizar a gran escala, casi todo el año, con una eficiencia mucho mayor. La máquina de vapor se empleó en la locomotora y el barco de vapor, lo que condujo a la revolución en el transporte. Además, las mayores demandas de mecanizado preciso condujeron a una cascada de herramientas que se utilizaron para producir mejores máquinas. Al mismo tiempo, la máquina de vapor de Watt centró su atención en los procesos de conversión de calor en trabajo mecánico. Inspiró el innovador trabajo de Sadi Carnot sobre la eficiencia de los motores térmicos, lo que condujo al desarrollo del campo de la física conocido como termodinámica.

Biografía

Primeros años

Una estatua en el edificio de James Watt College marca el lugar de su lugar de nacimiento.

Watt nació el 19 de enero de 1736 en Greenock, un puerto marítimo en el Fiordo de Clyde, en Escocia. Su abuelo era instructor de topografía y navegación, mientras que su padre fabricaba instrumentos náuticos y era carpintero, armador y contratista. La madre de Watt, Agnes Muirhead, provenía de una familia distinguida y tenía una buena educación. Sus dos padres eran presbiterianos.

Watt asistió a la escuela de forma irregular, principalmente porque sufría de migrañas. Debido a esta debilidad, recibió la mayor parte de sus estudios en casa. El padre de Watt instaló un pequeño banco de trabajo para su hijo, quien aprendió y practicó fervientemente las habilidades de carpintería, metalurgia, fabricación de instrumentos y maquetas. Exhibió una gran destreza manual y una aptitud para las matemáticas.

Cuando tenía diecisiete años, su madre murió y la salud de su padre había comenzado a fallar. Watt viajó a Glasgow y fue aprendiz de un óptico. Luego se dirigió a Londres por consejo de un amigo, y estudió fabricación de instrumentos allí durante un año. Aunque aprendió su oficio, el ambiente laboral desfavorable tensa su salud y lo obligó a regresar a Escocia, donde se convaleció. Después de su recuperación, intentó establecerse como fabricante de instrumentos en Glasgow. A pesar de no haber otros fabricantes de instrumentos matemáticos en Escocia, el Glasgow Guild of Hammermen (cualquier artesano que usara martillos) bloqueó su certificación porque no había servido al menos siete años como aprendiz.

Watt fue salvado de este callejón sin salida por los profesores de la Universidad de Glasgow, quienes en 1757 le ofrecieron la oportunidad de organizar un pequeño taller dentro de la universidad. Uno de los profesores, el destacado físico y químico Joseph Black, se convirtió en amigo y mentor de Watt.

En 1764, justo cuando estaba a punto de hacer una gran mejora en el motor de Newcomen, Watt se casó con su prima, Margaret Miller, con quien tendría cinco hijos, dos de los cuales sobrevivirían hasta la edad adulta.

La primera esposa de Watt murió en el parto en 1773, y en 1776, se casó con su segunda esposa, Ann MacGregor.

Además de mejorar la máquina de vapor, Watt emprendió otras actividades. En la década de 1880, experimentó con la aplicación de compuestos de cloro al proceso de blanqueo. También fue el primero en proponer la estructura compuesta del agua, aunque sus elementos constitutivos, oxígeno e hidrógeno, no fueron identificados hasta años después, por el científico francés Antoine Lavoisier.

Personalidad

Watt era un inventor entusiasta, con una imaginación fértil que a veces se interponía en el camino para terminar sus trabajos, porque siempre podía ver "solo una mejora más". Era hábil con sus manos y también era capaz de realizar mediciones científicas sistemáticas que podían cuantificar las mejoras que realizó y producir una mayor comprensión del fenómeno con el que estaba trabajando.

Watt era un caballero, muy respetado por otros hombres prominentes de la Revolución Industrial. Fue miembro de la Royal Society of Edinburgh y de la Royal Society of London, miembro de la Batavian Society y uno de los ocho socios extranjeros de la Academia de Ciencias de Francia. También era un miembro importante de la Sociedad Lunar, y era un conversador y compañero muy buscado, siempre interesado en expandir sus horizontes. Era un hombre de negocios bastante pobre, y odiaba especialmente los términos de negociación y negociación con aquellos que buscaban utilizar la máquina de vapor. Hasta que se jubiló, siempre estuvo muy preocupado por sus asuntos financieros, y estaba algo preocupado. Sus relaciones personales con sus amigos y socios siempre fueron agradables y duraderas.

Años despues

Watt se retiró en 1800, el mismo año en que expiró su asociación con Boulton, junto con los derechos de patente de la máquina de vapor. La famosa asociación fue transferida a los hijos de los hombres, James Watt, Jr. y Matthew Boulton. William Murdoch, un antiguo empleado de la empresa, se hizo socio y la empresa prosperó.

Watt continuó produciendo y patentando otros inventos antes y durante su semi-retiro. Inventó un nuevo método para medir distancias con un telescopio, un dispositivo para copiar letras, mejoras en la lámpara de aceite, una bomba de vapor y una máquina para copiar esculturas.

Murió en su casa, "Heathfield", en Handsworth, Staffordshire, el 25 de agosto de 1819, a la edad de 83 años.

Máquina de vapor

¿Sabía que las mejoras de James Watt en la máquina de vapor Newcomen proporcionaron mucho ímpetu para la Revolución Industrial?

Texto en el articulo

En 1761, cuatro años después de abrir su taller, Watt comenzó a experimentar con el vapor después de que su amigo, el profesor John Robison, le llamó la atención. En este punto, Watt nunca había visto una máquina de vapor en funcionamiento, pero trató de construir un modelo. No funcionó satisfactoriamente, pero continuó sus experimentos y comenzó a leer todo sobre el vapor que podía tener en sus manos. Descubrió independientemente la importancia del calor latente: el calor absorbido o liberado sin un cambio de temperatura cuando una sustancia se mueve entre los estados de sólido, líquido o gaseoso para comprender el motor. Sin que Watt lo supiera, Black había descubierto el principio algunos años antes. Watt se enteró de que la universidad poseía un modelo de motor Newcomen, pero estaba en Londres para reparaciones.

Llamado así por su inventor, Thomas Newcomen, el motor Newcomen había existido desde 1705, sin haber sido mejorado significativamente, y se había aplicado con éxito a la extracción de agua subterránea de las minas de carbón.

El motor Newcomen funcionaba llenando una cámara de pistón con vapor, que luego se condensaba rociando agua fría en la cámara. El vapor de condensación produciría un vacío, que empujó el pistón hacia abajo. El movimiento hacia abajo derribó un brazo de una viga, cuyo movimiento hacia arriba del otro brazo se conectaría a la maquinaria, como una bomba para eliminar el agua de una mina de carbón. El proceso se repetiría, creando así una acción repetitiva de subibaja que movía la viga giratoria hacia arriba y hacia abajo.

Watt convenció a la universidad para que devolviera su modelo roto del motor Newcomen, e hizo las reparaciones él mismo en 1763. Apenas funcionó, y después de mucha experimentación demostró que aproximadamente el ochenta por ciento del calor del vapor se consumía al calentar el pistón. cilindro.

La idea crítica de Watt fue agregar una cámara separada, llamada condensador, que estaba conectada al cilindro del pistón por una tubería. La condensación del vapor ocurriría en el condensador, permitiendo así mantener la temperatura del cilindro del pistón a la del vapor inyectado y minimizar la pérdida de calor. En 1765, Watt produjo su primer modelo de trabajo basado en este principio.

Luego vino una larga lucha para producir un motor a gran escala. Esto requería más capital, parte del cual provenía de Black. El respaldo más sustancial vino de John Roebuck, el fundador de la famosa Carron Iron Works, cerca de Falkirk, con quien ahora formó una sociedad. Pero la principal dificultad estaba en mecanizar el pistón y el cilindro. Los trabajadores del hierro de la época eran más como herreros que maquinistas, por lo que los resultados dejaron mucho que desear. Se gastó mucho capital en la búsqueda de la patente innovadora, que en esos días requería una ley del parlamento.

Sin recursos, Watt se vio obligado a trabajar como ingeniero civil en 1866, trabajo que haría durante ocho años hasta que se dispusiera de más capital para desarrollar y fabricar sus inventos. En 1767, Watt viajó a Londres para obtener la patente de su nuevo invento, que se le otorgó en 1769. Mientras tanto, Roebuck se declaró en quiebra, y Matthew Boulton, propietario de los trabajos de fundición de Soho cerca de Birmingham, adquirió sus derechos de patente. Watt y Boulton formaron una asociación de gran éxito que duró los siguientes veinticinco años.

Durante este período, Watt finalmente tuvo acceso a algunos de los mejores trabajadores del hierro del mundo. El problema de fabricar un cilindro grande con un pistón bien ajustado fue resuelto por John Wilkinson, quien había desarrollado técnicas aburridas de precisión para la fabricación de cañones en Bersham, cerca de Wrexham, Gales del Norte. Finalmente, en 1776, los primeros motores se instalaron y trabajaron en empresas comerciales. Estos primeros motores se usaron para bombas y produjeron solo movimiento alternativo. Los pedidos comenzaron a llegar y durante los siguientes cinco años Watt estuvo muy ocupado instalando más motores, principalmente en Cornwall, para bombear agua de las minas.

El campo de aplicación de la máquina de vapor mejorada se amplió considerablemente solo después de que Boulton instó a Watt a convertir el movimiento alternativo del pistón para producir potencia de rotación para el rectificado, tejido y fresado. Aunque una manivela parecía la solución lógica y obvia para la conversión, Watt y Boulton se vieron obstaculizados por una patente para esto, cuyo titular, John Steed, y sus asociados propusieron obtener una licencia cruzada del condensador externo. Watt se opuso rotundamente a esto, y eludieron la patente con su equipo solar y planetario en 1781.

Durante los siguientes seis años, Watt realizó una serie de otras mejoras y modificaciones en la máquina de vapor. Un motor de doble efecto, en el que el vapor actuaba alternativamente en los dos lados del pistón era uno. Una válvula de mariposa para controlar la potencia del motor y un regulador centrífugo para evitar que se "escape" eran muy importantes. Describió métodos para trabajar el vapor de manera expansiva. Se describió un motor compuesto que conectaba dos o más motores. Se otorgaron dos patentes más para estos en 1781 y 1782. Se implementaron continuamente otras numerosas mejoras que facilitaron la fabricación e instalación. Uno de ellos incluía el uso del indicador de vapor, que producía una gráfica informativa de la presión en el cilindro contra su volumen, que mantuvo como secreto comercial. Estas mejoras en conjunto produjeron un motor que era aproximadamente cinco veces más eficiente en el uso de combustible que el motor Newcomen.

Debido al peligro de explosión de las calderas y los problemas actuales con las fugas, Watt se opuso al principio al uso de vapor a alta presión. Esencialmente, todos sus motores usaban vapor a presión casi atmosférica.

En 1794, los socios establecieron Boulton y Watt, para fabricar exclusivamente máquinas de vapor. Para 1824, había producido 1164 máquinas de vapor. Boulton demostró ser un excelente hombre de negocios, y ambos hombres eventualmente hicieron fortunas.

Controversia

Al igual que con muchos inventos importantes, existe cierta disputa sobre si Watt fue el único inventor original de algunos de los numerosos inventos que patentó. Sin embargo, no se discute que fue el único inventor de su invento más importante, el condensador separado. Pero era su práctica (alrededor de la década de 1780) evitar las ideas de otros que conocía al presentar patentes con la intención de obtener crédito para la invención y asegurarse de que nadie más pudiera practicarla.

Algunos sostienen que sus prohibiciones a su empleado, William Murdoch, de trabajar con vapor de alta presión en sus experimentos con locomotoras de vapor retrasaron su desarrollo. Watt y Boulton lucharon contra ingenieros rivales como Jonathan Hornblower, que intentaron desarrollar motores que no entraban en conflicto con sus patentes.

Watt patentó la aplicación del engranaje solar y planetario al vapor en 1781, y una locomotora de vapor en 1784, ambas con fuertes pretensiones de haber sido inventadas por Murdoch. Sin embargo, Murdoch nunca impugnó las patentes y siguió siendo empleado de Boulton y Watt durante la mayor parte de su vida. La firma de Boulton y Watt continuó usando el equipo solar y planetario en sus motores rotativos mucho después de que la patente de la manivela expirara en 1794.

Legado

Estatua de James Watt en la Universidad Heriot-Watt, Edimburgo

La máquina de vapor mejorada de James Watt transformó el motor Newcomen, que apenas había cambiado durante 50 años, en una fuente de poder que transformó el mundo del trabajo, y fue la innovación clave que produjo la Revolución Industrial. Una característica importante de la invención de Watt fue que sacó el motor de los remotos campos de carbón a las fábricas, donde muchos mecánicos, ingenieros e incluso manipuladores estaban expuestos a sus virtudes y limitaciones. Fue una plataforma para la mejora de generaciones de inventores. Para muchos estaba claro que las presiones más altas producidas en calderas mejoradas harían motores con mayor eficiencia y conducirían a la revolución en el transporte que pronto se materializó en la locomotora y el barco de vapor.

La máquina de vapor hizo posible la construcción de nuevas fábricas que, dado que no dependían de la energía del agua, podían ubicarse en casi cualquier lugar y funcionar durante todo el año. El trabajo fue trasladado fuera de las cabañas, lo que resultó en economías de escala. El capital podría funcionar de manera más eficiente, y la productividad de fabricación mejoró considerablemente. La nueva demanda de mecanizado preciso produjo una cascada de herramientas que podrían utilizarse para producir mejores máquinas.

En el ámbito de la ciencia pura, la máquina de vapor de Watt centró su atención en los procesos de conversión del calor en trabajo mecánico. Inspiró el innovador artículo de Sadi Carnot sobre la eficiencia de los motores térmicos, que condujo al desarrollo del campo de la física conocido como termodinámica. La unidad de potencia que Watt desarrolló y adoptó, la potencia, es la potencia gastada en levantar 33,000 libras a través de un pie en un minuto. El vatio es una unidad de poder alternativa que lleva el nombre de James Watt. Un caballo de fuerza es equivalente a 745.7 vatios.

Memoriales

Una estatua de James Watt se encuentra fuera de la Biblioteca Central de Birmingham.

Watt fue enterrado en los terrenos de la Iglesia de Santa María, Handsworth, en Birmingham. La expansión posterior de la iglesia, sobre su tumba, significa que su tumba ahora está enterrada dentro la Iglesia. Una estatua de Watt, Boulton y Murdoch está en Birmingham. También es recordado por Moonstones y una escuela lleva su nombre en su honor, todo en Birmingham. Hay más de 50 caminos o calles en el Reino Unido que llevan su nombre. Muchos de sus documentos están en la Biblioteca Central de Birmingham. La casa de Matthew Boulton, Soho House, ahora es un museo que conmemora el trabajo de ambos hombres.

La ubicación del nacimiento de James Watt en Greenock se conmemora con una estatua cerca de su lugar de nacimiento. Varios lugares y nombres de calles en Greenock lo recuerdan, sobre todo la Biblioteca Watt Memorial, que comenzó en 1816 con la donación de libros científicos de Watt, y que su hijo desarrolló como parte de la Institución Watt. La institución finalmente se convirtió en el James Watt College. Asumida por la autoridad local en 1974, la biblioteca ahora también alberga la colección de historia local y los archivos de Inverclyde, y está dominada por una gran estatua sentada en el vestíbulo. Watt también es conmemorado por estatuas en George Square, Glasgow y Princes Street, Edimburgo.

El James Watt College se ha expandido desde su ubicación original para incluir campus en Kilwinning (North Ayrshire), Finnart Street y The Waterfront en Greenock, y el campus Sports en Largs. La Universidad Heriot-Watt, cerca de Edimburgo, fue en su momento la "Institución y Escuela de Artes Watt" nombrada en su memoria, luego se fusionó con el Hospital George Heriot para huérfanos necesitados y el nombre se cambió a Heriot-Watt College. Docenas de edificios universitarios y universitarios (principalmente de ciencia y tecnología) llevan su nombre.

La enorme pintura, James Watt contemplando el motor de vapor, por James Eckford Lauder, ahora es propiedad de la Galería Nacional de Escocia.

Watt ocupó el primer lugar, empatando con Edison, entre 229 figuras significativas en la historia de la tecnología por la encuesta de historiometría de Charles Murray presentada en su libro, Logros humanos. Watt ocupó el puesto 22 en la lista de Michael H. Hart de las figuras más influyentes de la historia.

La unidad de poder del SI, el "vatio", lleva su nombre.

Chantrey colocó una estatua colosal de él en la Abadía de Westminster, y en este cenotafio se lee la inscripción:

Para no perpetuar un nombre,
QUE DEBEN DURAR MIENTRAS LAS ARTES PACÍFICAS FLORECEN,
Pero para mostrar
Ese tipo ha aprendido a honrar a aquellos
QUIEN MERECE SU GRATITUD,
EL REY,
SUS MINISTROS Y MUCHOS DE LOS NOBLES
Y COMUNES DEL REINO
LEVANTÓ ESTE MONUMENTO A
JAMES WATT
QUIEN DIRIGE LA FUERZA DE UN GENIO ORIGINAL
EJERCICIO TEMPRANO EN LA INVESTIGACIÓN FILOSÓFICA
A LA MEJORA DE
EL MOTOR DE VAPOR
AMPLIÓ LOS RECURSOS DE SU PAÍS
AUMENTO DEL PODER DEL HOMBRE
Y LEVANTÓ A UN LUGAR EMINENTE
ENTRE LOS SEGUIDORES DE CIENCIA MÁS ILUSTRES
Y LOS BENEFACTORES REALES DEL MUNDO
NACIDO EN GREENOCK MDCCXXXVI
Falleció en HEATHFIELD EN STAFFORDSHIRE MDCCCXIX

Notas

  1. ↑ Aunque varias fuentes acreditadas dan su fecha de fallecimiento el 19 de agosto de 1819, los relatos contemporáneos informan que murió el 25 de agosto y fue enterrado el 2 de septiembre. La fecha del 19 de agosto se origina en la biografía La vida de James Watt (1858) por James Patrick Muirhead. Extrae su (supuesta) legitimidad del hecho de que Muirhead era sobrino de Watt y, por lo tanto, debería haber sido bien informado. En los documentos de Muirhead, la fecha del 25 de agosto se menciona en otra parte.

Referencias

  • Black, Newton Henry y Harvey Nathaniel Davis. Nueva física práctica: principios fundamentales y aplicaciones a la vida diaria. Nueva York: The Macmillan Company, 1931. ASIN B000GR813A
  • Carnegie, Andrew. James Watt. Libros olvidados, 2012. ISBN 978-1451017441
  • Dickenson, H. W. James Watt: artesano e ingeniero. Cambridge University Press, 2010. ISBN 978-1108012232
  • Gillispie, C. C. (ed.) Diccionario de Biografía Científica. Nueva York: Macmillan Pub Co., 1970. ISBN 978-0684101125
  • Colinas, Richard L. James Watt, Su tiempo en Escocia, 1736-1774 (Vol. 1). Landmark Publishing Ltd., 2002. ISBN 978-1843060451
  • Marsden, Ben. El motor perfecto de Watt. Nueva York: Columbia University Press, 2004. ISBN 978-0231131728
  • Muirhead, James Patrick. Origen y progreso de las invenciones mecánicas de James Watt. TheClassics.us, 2013. ISBN 978-1230401423
  • Muirhead, J.P.1858. La vida de James Watt. Ulan Press, 2012. ASIN B009O5M9DS
  • Porter, Roy (ed.). El Diccionario Biográfico de Científicos, 3ra ed. Nueva York: Oxford University Press, 2000. ISBN 978-0195216639
  • Sonrisas, Samuel. Vidas de los ingenieros. CreateSpace, 2011. ISBN 978-1466247505
  • "Algunas cartas inéditas de James Watt" en Revista de la Institución de Ingenieros Mecánicos. 1915. Londres.

Enlaces externos

Todos los enlaces recuperados el 20 de marzo de 2018.

  • Historia de la BBC: James Watt.

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