James Watt
James Watt, nado o 19 de xaneiro de 1736 en Greenock e finado o 25 de agosto de 1819 en Birmingham (Inglaterra), foi un matemático e enxeñeiro escocés. As melloras que realizou na máquina de Newcomen deron lugar á coñecida como máquina de vapor de auga, que resultaría fundamental no desenvolvemento da primeira Revolución Industrial, tanto en Inglaterra como no resto do mundo.
Mentres traballaba fabricando instrumentos na Universidade de Glasgow, Watt interesouse na tecnoloxía das máquinas de vapor e decatouse de que os deseños coetáneos desperdiciaban unha gran cantidade de enerxía arrefriando e quentando repetidamente o cilindro. Watt introduciu unha mellora no deseño, o condensador separado, que evitaba a perda de enerxía e mellorou radicalmente a potencia, eficiencia e rendibilidade das máquinas de vapor. Finalmente adaptou este motor para producir un movemento rotatorio, o que ampliou enormemente o seu uso máis aló do simple bombeo de auga.
Watt intentou comercializar o seu invento, pero atopou moitas dificultades financeiras ata que se asociou con Matthew Boulton en 1775. A nova firma Boulton & Watt chegou a ter grande éxito e ambos enriquecéronse. Unha vez xubilado, Watt continuou inventando, pero ningunha das súas últimas creacións foi tan destacada como a mellora da máquina de vapor. Watt tamén desenvolveu o concepto de cabalo de vapor,[1] mentres que a unidade de potencia do Sistema Internacional de Unidades, o vatio (W) foi nomeada no seu honor.
Malia ter nacido en Escocia, viviu e traballou en Birmingham, Inglaterra. Foi un membro chave da Lunar Society ("Sociedade Lunar"). Moitos dos seus escritos consérvanse na biblioteca Birmingham Central.
Traxectoria
editarJames Watt naceu o 19 de xaneiro de 1736 en Greenock, Renfrewshire, un porto do Fiorde Clyde. O seu pai era carpinteiro de ribeira, armador e contratista, mentres que a súa nai, Agnes Muirhead, procedía dunha familia distinguida e tivo unha boa educación. Os dous eran convencidos Presbiterianos e Covenants. O avó de James, Thomas Watt, era profesor de matemáticas e alcalde da baronía de Cartsburn.
A súa precaria saúde infantil aconsellou que James non asistira regularmente á escola,[2] e foi educada na súa maioría pola súa nai, despois asistiu á escola de gramática de Greenock.[3] Demostrou unha gran habilidade e aptitude manual para as matemáticas, aínda que o latín e o grego non lle dixeron nada, interesouse polas tradicións e lendas escocesas.
Tiña un irmán chamado John, que morreu nun naufraxio cando James tiña dezasete anos.
Cando tiña 18 anos, a súa nai morreu e a saúde do seu pai comezou a empeorar. Watt foi a Londres para estudar a fabricación de instrumentos de medida durante un ano. Despois, aos 21 anos, volveu a Escocia -a Glasgow- coa intención de montar un negocio de fabricación de instrumentos. Pero como non estivera de aprendiz polo menos durante sete anos, o gremio dos artesáns que usaban martelos en Glasgow rexeitaron a súa solicitude, aínda que en Escocia non había ningún fabricante de instrumentos.
Por este feito, as esperanzas de Watt terían sido pouco menos que frustradas e probablemente as súas enerxías e inventiva terían sido orientadas cara a unha dirección diferente se non tivese o apoio dos profesores da Universidade de Glasgow. En 1757, este órgano docente, que naquela época tiña algúns dos grandes homes do coñecemento do momento -Adam Smith, economista político, Joseph Black, químico introdutor do concepto de calor latente, e Robert Simson, xeómetra- apoiou a Watt outorgándolle o título de construtor de instrumentos matemáticos na universidade, con todos os privilexios da súa posición, residindo no seu seminario, xunto ao apartamento ocupado polo famoso impresor Foulis. Continuou traballando na súa vocación neste espazo durante uns seis anos, tempo no que se dedicou á adquisición de coñecemento científico. Foi tamén neste período cando estableceu unha forte amizade co doutor Joseph Black, nome asociado á valiosa contribución ao coñecemento da dinámica da calor, e tamén con Robinson, estudante da Universidade de Glasgow, e que despois ocuparía a Cátedra de Filosofía Natural da Universidade de Edimburgo.[4]
En 1763 observou que as máquinas de vapor Newcomen desaproveitaban gran cantidade de vapor, e en consecuencia unha alta proporción de calor latente de cambio de estado susceptíbel de ser transformado en traballo mecánico. En 1766 deseñou un modelo de condensador separado do cilindro, a súa primeira e máis importante invención, que permitiu un maior aproveitamento do vapor, e polo tanto mellorou o rendemento económico da máquina. Esta contribución foi un factor determinante na Revolución Industrial.
En 1768, asociouse con John Roebuck para construír o seu propio modelo de máquina de vapor, que patentou un ano máis tarde. Trala quebra do seu socio en 1772, trasladouse pouco despois a Birmingham para asociarse con Matthew Boulton, propietario de Soho Works, e compartir con el a explotación da súa patente. Esta sociedade mantívose durante 25 anos.
Entre outras grandes contribucións á mellora da máquina de vapor destacan a máquina de dobre efecto, cuxos pistóns soben e baixan alternativamente, (patentada en 1782), o regulador de forza centrífuga para o control automático da máquina e o paralelogramo articulado (1784), unha disposición de rodetes conectados que guían o movemento do pistón.
En 1785 ingresou formalmente, xunto ao seu socio, na Royal Society de Londres[5], ao igual que tamén foi membro da Royal Society de Edimburgo e da Lunar Society de Birmingham, integrada por un grupo de científicos e escritores promotores do avance da arte e a ciencia. A finais do século XVIII, Watt e Boultou tiñan construído e instalado máis de cincocentas máquinas a vapor.
En 1794 fundou unha empresa cuxos primeiros directores foron o fillo de Watt, James, e o fillo de Boulton, Matthew. A partir de entón, e xa cunha excelente posición económica, foi retirándose da actividade industrial e económica ata que en 1800 as deixou definitivamente. Porén, seguiu realizando experimentos dos que se desprenden unha máquina copiadora para oficina e un pantógrafo para reproducir escrituras.
Aínda que varias fontes datan a morte de Watt o 19 de agosto de 1819, fontes contemporáneas indican que foi o 25 de agosto e foi enterrado o 2 de setembro. A data do 19 de agosto orixinouse na biografía La vida de James Watt (1858, p. 521) de James Patrick Muirhead. Muirhead era un sobriño de Watt e, polo tanto, debería estar ben informado. A data do 25 de agosto tamén aparece nos xornais contemporáneos (por exemplo, na páxina 3 de The Times do 28 de agosto) así como nun resumo e codicil da última vontade de Watt. Morreu a causa da tuberculose.
Familia
editarEn 1764, Watt casou coa súa curmá Margaret Miller, coa que tivo cinco fillos, dous dos cales sobreviviron á idade adulta. Margaret morreu en 1772. En 1777, Watt casou con Ann MacGregor, a filla dun fabricante de colorantes de Glasgow, que o sobreviviu a el, morreu en 1832.
Experimentación co vapor
editar
Despois de catro anos de abrir o taller, un amigo seu, o profesor John Robison dirixiu a súa atención ao uso do vapor como fonte de enerxía, e Watt empezou a experimentar. Watt non vira nunca funcionar ningunha máquina de vapor, pero probou de construír un modelo. Non funcionou ben, pero continuou os seus experimentos e empezou a ler todo o que podía sobre o tema. Descubriu de forma independente a importancia da calor latente para entender o motor, que, sen sabelo el, Black xa descrubira algúns anos atrás e se fixera famoso por iso. Soubo que a Universidade tiña un modelo de máquina de Newcomen, pero estaba en Londres para repararse. Conseguiu que a universidade o trouxera de novo, e fixo as reparacións el mesmo en 1763.
Estas primeiras ideas despregadas ao atopar a solución aos problemas que tiña a máquina van fixar a súa atención, e aplicouse desde entón a sacar esta máquina do estado de insignificancia, e traer á esfera de importancia que creu tiña que ocupar entre as artes mecánicas. Despois de moitos anos de perseverante aplicación, construíu a súa primeira máquina, tan poderosa que o cilindro tiña 18 polgadas de diámetro. A finalidade deste equipo non era desaugar minas, como as primeiras Newcomen, senón aplicala como unha nova xeración de potencia nas fábricas, impactando de forma importante na prosperidade de Inglaterra e os Estados Unidos.[7]
Tamén funcionaba apenas, e despois de moitos experimentos demostrou que ao redor do 80% da calor do vapor consumíase para quentar o cilindro, porque o vapor de dentro condensábase por un chorro de auga fría que se inxectaba. A intuición crítica que tivo foi facer condensar o vapor nunha cámara separada á parte do pistón, e manter a temperatura do cilindro igual á do vapor inxectado. Cara ao 1765 xa tiña un modelo que funcionaba.
Agora tocaba unha longa loita para producir un motor a escala natural. Isto requiría máis capital, parte do cal veu de Black. Tivo un apoio máis importante por parte de John Roebuck, o fundador da fundición Carron, preto de Falkirk, con quen formou unha sociedade. Pero a dificultade principal era mecanizar o pistón e o cilindro. Os traballadores metalúrxicos da época eran máis ferreiros que maquinistas, e os resultados deixaban moito que desexar. Gastouse moito capital para conseguir unha patente realmente innovadora. Conseguiuse unha prórroga da patente (que naquela época requiría a aprobación do Parlamento). Falto de recursos, Watt tivo que coller traballo de agrimensor durante oito anos. Roebuck crebou, e Matthew Boulton, que era o amo da Fundición Soho preto de Birmingham, comproulle os seus dereitos da patente. Watt e Boulton formaron unha asociación que tivo un éxito espectacular (Boulton & Watt), que durou os seguintes vinte e cinco anos.
A máquina de vapor viable
editar
Por fin, Watt tiña acceso a algúns dos mellores traballadores metalúrxicos do mundo. A dificultade de fabricar un gran cilindro cun pistón que fose á medida xusta foi resolta por John Wilkinson, que desenvolvera técnicas de furar con precisión para facer canóns en Bersham, preto de Wrexham, Gales do norte.
Finalmente, en 1776, van instalar e facer funcionar os primeiros motores en empresas comerciais. Estes primeiros motores usábanse como bombas, e producían só o movemento recíproco para mover as bielas da bomba ao final do eixo. Empezaron a chegar pedidos e durante o cinco anos seguintes, Watt estivo moi ocupado instalando máis motores, a maioría en Cornualla para bombear auga fóra das minas.
O campo de aplicación do invento ensanchouse enormemente cando Boulton pediu a Watt que convertese o movemento recíproco do pistón para producir enerxía rotacional para limar, tecer e moer. Aínda que a manivela parecía a solución máis lóxica e obvia por esta conversión, Watt e Boulton non puideron conseguir a patente, posto que o seu propietario, James Pickard e os seus socios propuxeron intercambiar a patente pola da cámara de condensación externa. Watt negouse rotundamente, e esquivaron a patente coa súa engrenaxe sol e planeta en 1781.
Durante os seis anos seguintes, fixo unha serie de melloras e modificacións á máquina de vapor. Un motor de dobre actuación, onde o vapor actuaba alternativamente a ambos os dous lados do pistón, foi unha. Unha válvula para controlar a potencia do motor, e un regulador de bólas (centrífugo) para evitar que "se fose", foron moi importantes. Describiu un motor composto, que conectaba dous ou máis. Déronselle dúas patentes máis por iso en 1781 e 1782. Outras moitas melloras que facilitaban a fabricación e a instalación fóronse desenvolvendo continuamente. Unha destas contemplaba o uso do indicador de vapor que producía un debuxo informativo da presión no cilindro respecto ao volume, que mantivo como segredo industrial. Outro invento importante, do cal Watt estaba especialmente orgulloso foi o movemento paralelo/axuste a tres barras, que era especialmente importante para motores de dobre acción, porque producía o movemento en liña recta requirido pola biela e a bomba do cilindro a partir da viga móbil conectada, o extremo da cal se move nun arco circular. Isto patentouse en 1784. Todas estas melloras produciron un motor que era até cinco veces máis eficiente no uso do combustible que a máquina de Newcomen.
Debido ao perigo de explosión das caldeiras e os problemas continuos de escapes, Watt opúxose desde o principio a usar vapor a alta presión: todos os seus motores usaban vapor a presión moi baixa.
En 1794, os socios fundaron a empresa Boulton and Watt para fabricar exclusivamente máquinas de vapor, que tivo moito éxito. En 1824 xa producira 1.164 máquinas de vapor cunha potencia nominal total duns 26.000 cabalos.[8] Boulton demostrou ser un gran home de negocios, e os dous gañaron unha fortuna.
Os seus logros como enxeñeiro
editar
Watt inventou o movemento paralelo para converter o movemento circular nun movemento case rectilíneo, e o medidor de presión para medir a presión do vapor no cilindro ao longo de todo o ciclo de traballo da máquina, mostrando así a súa eficiencia e axudándoo a perfeccionala.
Watt axudou ao desenvolvemento da máquina de vapor, converténdoa, dun proxecto tecnolóxico, a unha forma viable e económica de producir enerxía. Watt descubriu que a máquina de Newcomen estaba gastando case tres cuartos da enerxía do vapor en quentar o pistón e o cilindro. Watt desenvolveu unha cámara de condensación separada que incrementou significativamente a eficiencia.
Watt opúxose ao uso de vapor a alta presión, e hai quen lle acusa de retardar o desenvolvemento da máquina de vapor por outros enxeñeiros, ata que as súas patentes expiraron no ano 1800. Xunto ao seu socio Matthew Boulton loitou contra enxeñeiros rivais como Jonathan Hornblower, quen intentou desenvolver máquinas que non caesen dentro do ámbito, extremadamente xeralistas, das patentes de Watt.[Cómpre referencia]
Creou a unidade chamada cabalo de vapor para comparar a saída das diferentes máquinas de vapor.
Coma científico foi ademais dunha mente brillante, unha persoa moi hábil no traballo manual, capaz de realizar medidas científicas dunha maneira sistemática e fiábel, o que lle permitiu cuantificar as melloras realizadas nos motores e comprender o fenómeno co cal estaba traballando.
Polémica
editarComo con moitos inventos importantes, hai algunhas discusións sobre se Watt foi o inventor orixinal e único dalgúns dos inventos que patentou. Non hai ningunha discusión de que foi o único inventor do máis importante de todos, a cámara de condensación separada. Era costume seu (desde os anos 1780) de adiantarse ás ideas doutros que chegaba a coñecer solicitando patentes con intención de atribuírse o invento, e asegurarse que ninguén máis o podería explotar. Como afirma nunha carta a Boulton o 17 de agosto de 1784:
- "Fixen tantas descricións de motores para carruaxes con rodas como puiden no tempo e o espazo que me podía permitir; pero é moi defectuoso e só pode servir para evitar que outra xente faga patentes parecidas".
Dise que as súas prohibicións ao seu empregado William Murdoch de traballar con vapor a alta presión nos seus experimentos con locomotoras de vapor atrasaron o seu desenvolvemento. Watt, co seu socio Matthew Boulton, batallaron contra enxeñeiros rivais como Jonathan Hornblower que tentaban desenvolver motores que non violasen as súas patentes.
Watt patentou a aplicación da engrenaxe planetaria ao vapor en 1781 e unha locomotora de vapor en 1784, e os dous inventos parece que puideron ser inventados polo seu empregado, William Murdoch. O mesmo Watt describiu a orixe do invento da engrenaxe de sol e planeta nunha carta a Boulton con data de 5 de xaneiro de 1782:
- "Probei un modelo dun dos meus plans antigos de motores rotatorios que reavivou e executou W. M[urdock] e que merece incluírse na especificación como quinto método..."
Murdoch non reclamou nunca a patente, e quedou como empregado de Boulton & Watt a maior parte da súa vida; a empresa continuou utilizando a engrenaxe de sol e planeta nos seus motores rotatorios, mesmo despois da caducidade da patente da manivela, en 1974.
Watt opúxose á utilización de vapor de alta presión, e moitos inventores como Richard Trevithick foron pioneiros no desenvolvemento de motores deste tipo, aínda que a miúdo cometendo infraccións coa patente de Watt. Os motores de vapor máis eficientes desprazaron aos motores de Watt, dando lugar a outra revolución industrial co desenvolvemento da locomotora de vapor.
Legado
editarAs melloras de James Watt á máquina de vapor transformaron a máquina de Newcomen, que apenas cambiara en cincuenta anos, e iniciaron unha serie de melloras na xeración e a aplicación da enerxía que transformaron o mundo do traballo; foron unha innovación chave para a Revolución Industrial. É imposible esaxerar a importancia do invento: deunos o mundo moderno. Unha característica chave é que sacou o motor das minas de carbón remotas onde se usaba como bomba e levouno ás fábricas onde moitos mecánicos e enxeñeiros puideron ver as súas virtudes e limitacións. Foi unha plataforma a mellorar por xeracións de inventores. Moitos vían claro que as presións máis altas que se puidesen obter en caldeiras melloradas terían como resultado motores máis eficientes, e levarían á revolución no transporte que supuxo pouco despois a locomotora de vapor e o barco de vapor. Fixo posible a construción de novas fábricas que, como xa non dependían da forza da auga, podían traballar todo o ano, e podían colocarse case en todas partes. O traballo saíu das casas, dando como resultado economías de escala. O capital podería traballar de maneira máis eficiente, e a produtividade das fábricas aumentou enormemente. Fixo posible a aparición de novos tipos de máquinas ferramenta que se podían usar para crear máquinas mellores.
Sobre Watt, o novelista inglés Aldous Huxley (1894-1963) escribiu: "Para nós, o momento 8:17 da mañá quere dicir algo -unha cousa moi importante, se resulta que é a hora de saída do noso tren de cada día. Para os nosos antepasados, un instante calquera como este non tiña ningún significado- nin sequera existía. Ao inventar a locomotora, Watt e Stephenson foron en parte inventores do tempo."
Recoñecementos
editar
- En 1806 titulouse como doutor en Leis pola Universidade de Glasgow.
- En 1814 foi nomeado membro da Academia Francesa das Ciencias.
- Na honra de James Watt nomeouse como watt a unidade de potencia eléctrica.
- Non aceptou o título nobiliario que lle foi ofrecido pola Coroa de Inglaterra.
- No ano 2011 foi unha das sete figuras inaugurais do Salon da fama da Enxeñería de Escocia.
Conmemoracións
editar
Watt foi enterrado no cemiterio da igrexa de St. Mary, Handsworth, en Birmingham. A igrexa ampliouse, e agora mesmo a súa tumba quedou dentro do recinto da igrexa. En Birmingham hai varias estatuas del, só e con Boulton e Murdoch. Diferentes espazos de Birmingham noméanse en honra súa, e a casa de Matthew Boulton é agora un museo dedicado ao traballo que fixeron os dous. Moitos dos seus documentos consérvanse na biblioteca central de Birmingham. A sede da Escola de Enxeñaría da Universidade de Glasgow, onde Watt fixo de profesor atópase no Edificio James Watt.
Preto do seu lugar de nacemento, en Greenock, hai unha estatua, e tamén diferentes lugares e rúas lémbrano. Hai que destacar a Biblioteca "Watt Memorial" que se fundou en 1816 coa doazón da súa colección de libros científicos, e que o seu fillo continuou como parte da "Institución Watt" e agora é o "James Watt College". Xestionado pola autoridade local desde 1974, a biblioteca agora tamén aloxa a colección de historia local e os arquivos de Inverclyde, e está presidida por unha grande estatua sedente no vestíbulo. Watt é, ademais, conmemorado con estatuas na George Square (Glasgow) e Princes Street (Edimburgo).
O James Watt College expandiuse desde a súa localización orixinal para incluír os campus de Kilwinning (North Ayrshire), a rúa Finnart e o paseo marítimo de Greenock, e o campus deportivo de Largs. A Universidade Heriot-Watt preto de Edimburgo nun tempo foi a Escola de Artes de Edimburgo, fundada en 1821 como o primeiro Instituto de Mecánica do mundo pero, para conmemorar a George Heriot, o financeiro do século XVI, e a James Watt, o seu nome foi cambiado a Universidade Heriot-Watt. Decenas de universitarios e edificios da universidade (sobre todo de ciencia e a tecnoloxía) teñen o seu nome.
En 1824 celebrouse unha xunta en Londres presidida polo primeiro ministro do estado Conde de Liverpool, e asistida polas primeiras autoridades do reino, na cal se resolveu unanimamente facer unha estatua de mármore branco, e colocala no Abadía de Westminster, que é o panteón dos heroes Ingleses. Recibiu o encargo Francis Leggatt Chantrey, o mellor escultor contemporáneo de Inglaterra e a estatua de Watt foi a mellor obra que saíu das súas mans.[7]
A gran pintura James Watt contemplando a máquina de vapor de James Eckford Lauder é actualmente propiedade da Galería Nacional de Escocia.
Watt figura no primeiro lugar, xunto con Edison, nunha lista de 229 figuras significativas da historia da tecnoloxía que elaborou Charles Murray no seu libro Human Accomplishments". Na lista das 100 persoas máis influentes da historia, elaborada por Michael H. Hart en 1.978, aparece no 22º lugar.
En maio de 2009, o Banco de Inglaterra anunciou que Watt aparecería nun novo billete de 50 libras, xunto con Matthew Boulton.[9]
Cronoloxía
editar- 1754: Aprende o funcionamento do comercio de instrumentos matemáticos e científicos en Londres, volve a Glasgow e crea un negocio propio.
- 1756-1763: Crea instrumentos matemáticos para a Universidade de Glasgow.
- 1763-1764: Repara unha Máquina de Newcomen, creada por Thomas Newcomen, a partir de cando comeza a pensar en maneiras de mellorar o seu deseño.
- 1765-1770: Constrúe varias máquinas Newcomen en Escocia.
- 1767: Supervisa a canle entre Forth e Clyde.
- 1769: Patenta a máquina de vapor.
- 1774: Comeza un negocio en Soho, preto de Birmingham, con Matthew Boulton, para construír e comercializar a súa máquina de vapor.
- 1785: Ingresa na Royal Society.
- 1800: Retírase a Heathfield Hall, preto de Birmingham.
Galería de imaxes
editar-
Taller de James Watt. -
Reprodución da máquina de vapor de James Watt.
Notas
editar- ↑ Lira, Carl (2001). "Biography of James Watt" (en inglés). egr.msu.edu.
- ↑ Ackermann, ed. (1837). El Instructor (en castelán). p. 154.
- ↑ Tann, Jennifer (2004). "James Watt (1736–1819)". Oxford Dictionary of National Biography. Oxford: Oxford University Press.
- ↑ Portal d'història d'Escòcia i d'escocesos famosos
- ↑ http://royalsociety.org/uploadedFiles/Royal_Society_Content/about-us/fellowship/Fellows1660-2007.pdf
- ↑ National Portrait Gallery, Londres: NPG 186a
- ↑ 7,0 7,1 Ackermann, ed. (1837). El Instructor (en castelán). p. 154.
- ↑ Carnegie, p 195
- ↑ BBC, ed. (2009-5-30). "Steam giants on new £50 banknote" (en inglés).
Véxase tamén
editarWikimedia Commons ten máis contidos multimedia na categoría: James Watt  |