James Watt, fue un célebre inventor e ingeniero mecánico escocés, quien tuvo gran influencia en la primera revolución industrial, gracias al notable mejoramiento de la máquina de vapor y los múltiples usos que se aprovecharon posteriormente. Además, contribuyó en otras áreas, especialmente inventar el Caballo de Vapor (CV). El Vatio (W) debe su nombre a este gran inventor.
Vida y Obra de James Watt
James Watt nació el 19 de Enero de del año 1736, en Greenock, un pueblo marítimo de Escocia. Su padre, de igual nombre, fue carpintero, armador y constructor de barcos, además de tesorero y magistrado del pueblo. Su madre llamada Agnes Muirhead, bien educada y de familia distinguida.
Ambos pertenecían a los Covenanters o Covenants, movimiento religioso de raíz presbisteriana. Aunque fue criado bajo preceptos religiosos fuertes, más tarde se convirtió en deísta. (Ver artículo: Confucio)
Inicialmente estudió en casa, por su condición de salud, que siempre fue débil e inestable. Luego asistió a la Greenock Grammar School (Escuela de Gramática de Greenock), donde demostró destreza manual e interés por las matemáticas, no así hacia el latín y el griego.
En los escritos de la biografía de James Watt indica que le gustaba la lectura, y por su curiosidad, desde los 19 años construía instrumentos matemáticos. Al fallecer su madre en el año 1753, fue enviado a casa de unos parientes de su madre, en Glasgow, para que se especializara en la fabricación y diseño de instrumentos matemáticos. (Ver artículo: James Cook)
Títulos y reconocimientos
Estudió en la Universidad de Glasgow y la Universidad de Londres en el año 1755. Miembro de la Royal Society de Edimburgo en el año 1784 y la de Londres en el año 1785; Doctorado en Leyes, de la Universidad de Glasgow, en 1806.
Gracias a las obras de James Watt, el Instituto de Francia lo asimiló como miembro en 1808 y en 1814, lo honró como Asociado Extranjero de la Academia de Ciencias francesa.
Miembro clave de la Sociedad Lunar: Este era un club de caballeros ingleses, escritores, artistas y científicos, del siglo XVIII, ubicado en la ciudad de Birmingham, dedicados a promover temas científicos y artísticos. (Ver artículo: Fernando Botero)
Inventos de James Watt
¿Qué invento James Watt? El invento aplicado a la máquina de vapor fue el más importante de James Watt. Utilizado en casi todas las áreas industriales de la época, en periódicos, molinos de harinas, fábricas de papel, canales, obras hidráulicas, destilerías y talleres.
Conociendo la máquina de vapor
Las máquinas de vapor son unos motores de combustión externa, que transforman la energía térmica de una porción de agua en energía mecánica.
Fue una evolución de la olla a presión. Su inventor, el francés Papín, cien años antes, pensó que, en vez de dejar escapar la potencia del vapor comprimido, podía empujar un pistón hacia arriba, comparando el proceso con el émbolo de las jeringas. El inglés Newcomen, años después, lo mejoró y lo usó para extraer y bombear agua de las minas. Pasaron sesenta años para que el escocés James Watt, hiciera el milagro de la revolución industrial.
A los 17 años de edad, Watt se trasladó a Glasgow, pueblo cercano a Greenock, con el fin de aprender sobre la construcción de instrumentos matemáticos. En Londres estudió por espacio de dos años, en el taller de Morgan, en el que perfeccionó su trabajo de materiales e instrumentos. Aprendió a hacer reglas, compases, escuadras.
Regresó a Glasgow, en el año 1756, después de evadir la recluta que se llevaba a cabo en Londres, motivada a la Guerra de los siete años, entre Inglaterra y Francia, así como de pasar unos días con su padre en Greenock.
Glasgow
La Universidad había recibido como donación unos instrumentos astronómicos, pero había que repararlos, ya que habían sufrido daños en el viaje desde Jamaica. El Dr. Dick, que los había recibido, se los encargó a Watt para que los arreglara y ajustara. El trabajo fue satisfactorio y le dieron oportunidad a Watt de ocupar una sala dentro de la universidad, le pagaban por reparar los instrumentos la cantidad de 35 libras anuales. (Ver artículo: Nicolás Copérnico)
Consiguió montar una tienda en la sala que le cedieron, con el permiso de la Universidad de Glasgow, en el que vendía, reparaba y fabricaba instrumental matemático como escuadras, reglas y compases. Es allí donde entabló contacto con importantes científicos de la época, como Joseph Black, el pionero del concepto del calor latente y John Robinson.
Con un capital de 200 libras esterlinas, Watt se asoció con John Craig, en el año 1759, para montar un taller en la ciudad, que le dio buenos resultados, llegando a ganar 50 libras mensuales, así como tener a su cargo dieciséis empleados. Recibía todo tipo de máquinas, instrumentos, aparatos, y siguiendo el ejemplo de su antiguo jefe, Morgan, los desentrañaba, desarmaba y buscaba la manera de perfeccionarlos. Gracias a James Watt aportaciones a la electricidad se ganó el respeto y la fama de mecánico universal.
Máquina de Newcomen
Interesado en el funcionamiento de las máquinas de vapor inventadas por Thomas Savery y Thomas Newcomen, se enfocó en estudiar las propiedades del vapor, la relación que había entre la densidad, la temperatura y la presión. Robinson, en el año 1759, le había asomado la posibilidad a Watt de impulsar el carruaje utilizando el vapor.
Empezó a buscar más información sobre el vapor, estudió y experimentó, sin haber conocido aún las máquinas de vapor. La oportunidad se presentó cuando en la Universidad de Glasgow adquirió una máquina Newcomen, para su reparación.
En el año 1769, después de obtener la patente No. 913, se inició con las máquinas Newcomen, mejorándolas con su invento. Gracias a la colaboración de su amigo para entonces, el científico Joseph Black, más el aporte capitalista de John Roebuck, construyó el primer dispositivo que evitaba las grandes pérdidas de vapor en los cilindros, intensificando las condiciones de vacío.
Roebuck era propietario de una siderurgia escocesa, estaba interesado en utilizar el invento de James Watt en las minas de carbón, en las que usaba las bombas a vapor Newcomen, para extraer el agua de las profundidades.
Con este condensador mejoró la potencia, eficiencia y rentabilidad de las máquinas. Fue un poco más allá y adaptó ese motor para generar un movimiento rotatorio, que sirvió para otros usos, además del simple bombeo de agua. En ese entonces, gracias a su ocupación, conoció a otros científicos y entabló amistad con Joseph Black, quien lo ayudó y enseñó principios de física.
Método para disminuir el consumo de vapor y de combustible en máquinas de calor
Su primera patente, en el año 1769, cubría tal dispositivo y las mejoras que había agregado a las máquinas de Newcomen, entre ellas, la camisa de vapor, el engrasado y el aislamiento del cilindro, que ayudarían a mantener las altas temperaturas y de esta manera lograr mayor eficacia de la máquina. Su patente se llamó “Método para disminuir el consumo de vapor y de combustible en máquinas de calor”. Aquí el método utilizado y patentado por James Watt aportaciones a la física:
“Mi método para reducir el consumo de vapor, y por tanto de combustible en las bombas de fuego, reposa sobre los siguientes principios: 1º La cámara de vapor debe, durante el funcionamiento de la máquina, ser mantenida constantemente a la misma temperatura que el vapor que viene a llenarla. (…) 2º En las máquinas que deben ser puestas en movimiento por la condensación del vapor, esta condensación se efectuará en recipientes cerrados, distintos de las cámaras de vapor, aunque en comunicación con ellas. Estos recipientes, a los que llamo condensadores, deben, cuando la máquina está en marcha, ser mantenidos, constantemente a una temperatura tan baja por lo menos como el aire ambiente”.
Otros inventos
¿Qué invento James Watt? En el año 1767 inventó un accesorio para los telescopios, con el que podían medirse las distancias entre los planetas y las estrellas. El regulador centrífugo o de bolas del año 1788, que regulaba la velocidad de las máquinas, en forma automática.
Copiadora de manuscritos
En el año 1779, James Watt invento una máquina para copiar documentos. Con métodos y procesos más rudimentarios que los conocidos ahora, igual logró el objetivo: fotocopiar un documento. Usó una tinta especial que pasaba del original a la copia. Era como ver la imagen en un espejo, para leer los textos había que dar la vuelta al papel y verlos a trasluz.
El pistón de doble acción: necesario para los motores de doble acción, que antes de que Watt inventara el “mecanismo de movimiento paralelo”, debían utilizar una cadena para conectar el pistón con la viga, ayudada de un contrapeso, para, entre otros usos, bombear el agua de las minas.
Con el invento de James Watt, el pistón del motor está conectado al punto central del mecanismo, de esta manera tira y empuja hacia los dos lados de las vigas exteriores. Esto hace que la viga tenga un movimiento más uniforme, convirtiendo su vaivén en movimiento de rotación.
Sociedad con Mathew Boulton
Durante el año 1774, tras su fracaso con la empresa instalada, gracias al préstamo de John Roebuck, buscó respaldo con Mathew Boulton, dueño de las Manufacturas Soho. A éste lo conoció mediante la Sociedad Lunar de Birmingham, de la cual fue miembro clave.
Estuvieron juntos por más de veinticinco años, innovando, fabricando y mejorando todo lo que tenía que ver con las máquinas de vapor. Boulton también se interesó en el invento de James Watt, para la acuñación de monedas, en el año 1790. (Ver artículo: Marco Polo)
Diseñaron y fabricaron el pistón de doble acción, que distribuía el vapor de ambos lados del cilindro, el indicador de vapor, que registraba la presión del vapor del motor, más el control centrífugo automatizado de la velocidad de las máquinas. Lograron una potencia capaz de mover la maquinaria pesada, que generó una producción en masa y surgimiento de nuevas fábricas, siendo así pioneros en la Revolución Industrial.
Fabricaron y comercializaron muchas máquinas de vapor, más prácticas, que fueron rápidamente acogidas por los centros industriales de Birmingham, Londres y Manchester.
Aportaciones de James Watt
Contrario a lo que se cree, James Watt no inventó la máquina de vapor, pero sí fue el gran artífice de su uso a nivel industrial, gracias a las mejoras en su desarrollo, economizando la cantidad de combustible utilizada anteriormente, en un 75% y a la optimización de su capacidad, para producir energía.
Era un inventor prolífico, también dejó una máquina de dibujo en perspectiva, una copiadora y una reproductora de estatuas a escala real.
Participó en el proyecto del Canal Glasgow-Monklan, que fue abandonado por falta de recursos, pero retomado diez años más tarde, sin su presencia ni asistencia. La hélice utilizada en la propulsión de barcos a vapor fue propuesta por Watt, y se utilizó después sustituyendo a la rueda de palas.
Para el año 1800, cuando vencieron sus patentes, estaban funcionando más de 500 máquinas de vapor Watt.
Mecanismo de Watt
Inventó la conexión mecánica o Mecanismo de Watt, obras de James Watt en la que el punto central del sistema puede desplazarse en una línea recta, viniendo de un movimiento circular. Consistía en dos barras horizontales, de igual longitud, ubicadas a cada lado del chasis, con una barra vertical entre ellas, de menor longitud.
El centro de esta última está encima del eje central, lo que hace todos los puntos del sistema puedan rotar libremente en forma vertical. De ésta Watt se sentía muy orgulloso y complacido. Aparece descrito en la patente registrada de su motor de vapor, en el año 1784.
Suspensión de los automóviles
El Mecanismo de James Watt inventos, es utilizado también en la suspensión de los vehículos, evitando que el eje se desplace de forma lateral, entre el eje y el chasis del automóvil y permitiendo que se deslice en forma vertical. Constituyó una mejora sobre el sistema de Panhard, sobre todo para los vehículos pequeños.
Revolución Industrial
Con la implementación de las mejoras a la máquina de vapor, Watt se convirtió en uno de los contribuyentes más importantes en el desarrollo tecnológico, socioeconómico y cultural de la Revolución Industrial. Con ella se modificaron los sistemas sociales, económicos y comerciales que prevalecían en la época. Evolucionó los procesos de producción, se incrementaron tanto la productividad de la empresa, como las utilidades a los empresarios. (Ver artículo: Henry Ford)
Gracias a estas máquinas, fue posible la gran expansión industrial, que marcaron “la época del vapor”, durante los siglos XVIII y XIX. Sus aplicaciones se extendieron al sector minero, talleres, fábricas, navegación marítima, locomotoras, en fin, fue un boom que dio progreso y bienestar a la población.
Se puede dividir este auge industrial en dos etapas: una con la revolución industrial del carbón y del hierro y otra con la revolución industrial del acero y la electricidad. El acero sustituyó al carbón y la electricidad al vapor. Watt transformó las ciudades europeas, cambiaron las fábricas, los transportes, hasta la manera de vestir de los europeos. Fue todo un crack de la revolución industrial. (Ver artículo: ¿Que inventó Albert Einstein?)
Aportes a la administración
Como consecuencia de todas esas evoluciones logradas, a nivel de industrias y empresas, Watt tuvo influencia en el cambio de procedimientos en los lugares de trabajo.
James Watt aportes a la administración, por otro lado, como se mencionó anteriormente, se puede decir que entre sus aportes esta la fotocopiadora, pues antes del año 1780 no había ningún buen método para hacer copias de cartas o dibujos. El único método usado a veces era uno mecánico usando enlaces múltiples plumas.
Decidió intentar una transferencia física de un poco de tinta negra desde la parte frontal del original a la parte trasera de otra hoja, humedecido con un disolvente, y presionó a la original. La segunda hoja tenía que ser delgada, por lo que la tinta se podía ver a través de él, cuando el traslado se llevó a cabo a la luz, reproduciendo así el original con exactitud.
Watt comenzó a desarrollar el proceso en el año de 1779, y hecho muchos experimentos para formular la tinta, seleccione el papel fino, para idear un método para humedecer el papel fino especial, y para hacer una prensa adecuada para aplicar la presión correcta para efectuar la transferencia.
Entonces, se puede decir que se convirtió en un éxito comercial y la fotocopiadora de James Watt aportes a la administración se utiliza ampliamente en las oficinas, incluso en el siglo XXI.
Aportes a la Física
Estableció el Caballo de Vapor (CV) como unidad de medida de potencia, al utilizarla en las mejoras aplicadas en las máquinas de vapor; el Vatio o Watt (W) como unidad de potencia eléctrica; determinó las propiedades del vapor, perfeccionó las máquinas de vapor que utilizaban para extraer agua en las minas. James Watt aportaciones a la física: hizo estudios sobre vías de canales; adaptó un accesorio a los telescopios para medir las distancias entre las estrellas y los planetas.
Caballo de vapor
Para poder comparar la energía que emitían las máquinas de vapor, Watt creó la unidad Caballo de vapor (CV), que es una medida de potencia que mide, valga la redundancia, la potencia necesaria para levantar 75 kgf (Kilogramos fuerza) de peso, a la altura de un metro en un segundo. Su uso está vigente, sobre todo en los vehículos.
Vatio o Watt (W)
El Vatio, Watt o James Watt electricidad, es una unidad de potencia eléctrica, cuyo nombre se le dio en honor a James Watt. Equivale a un Julio o Joules (J) por segundo. Forma parte del Sistema Internacional de Unidades, se le denota con la letra “W”.
Patentes
Aparte de las invenciones y mejoras a la máquina de vapor, en ele año de 1769, patentadas por Watt y Roebuck (Patente inglesa No. 913), en el año 1775, James Watt patentó otros grandes inventos:
Pistón de doble acción o máquina de doble efecto, en la que los pistones suben y bajan en forma alternativa del año 1782; paralelogramo articulado, rodetes conectados que le dan movimiento al pistón, desde el émbolo al balancín del año 1784; regulador de fuerza centrífuga, que proveía de velocidad uniforme a la máquina del año 1788; el indicador de presión del año 1790.
Empezó el proyecto del carruaje a vapor y lo patentó en el año 1784, pero lo abandonó creyendo que era inviable, en ese momento. William Murdoch, empleado de la compañía, les propuso fabricar una locomotora diseñada por él, aprovechando la patente. Watt se opuso, sabiendo lo complicado que sería y la necesidad de diseñar y fabricar otras máquinas más compactas de alta presión.
Hay quienes dicen que Watt se opuso al vapor de alta presión. Fue un freno para otros inventores y científicos, que como él, querían patentar nuevas invenciones a la máquina de vapor. Estaba consciente de que existía un alto riesgo de explosión, más no se abocó al problema, aun sabiendo que podría resolverse utilizando válvulas de seguridad, más sofisticadas.
Navegación a vapor
Con respecto a la navegación a vapor, Watt sí tenía mejores opiniones, estaba seguro que sí era posible. William Symington a solicitud de Patrick Miller y James Taylor, experimentó con un motor a vapor para la rueda de palas de un barco. Era un éxito, pero buscó el apoyo de Watt y Boulton para concretarlo.
De forma arrogante, Watt le advirtió que estaba usando su patente, pero, con estas palabras, los humilló “pero como creemos que es un aparato mecánico tan defectuoso que no puede causarnos un perjuicio inmediato, estimamos mejor dejar que sean juzgados primero por la Madre Naturaleza antes de llevarles a un juicio terrestre”.
Eso no evitó que Symington hiciera el primer barco de motor europeo, pero Watt continuaba con sus duras críticas, por lo que Robert Foulton, conocido ingeniero e inventor estadounidense, se puso en contacto con Watt & Boulton, ya en manos de los hijos de ambos, para fabricar los motores para sus barcos, sobre todo para su buque Clermont.
Foulton construyó el Nautilus, para Napoleón Bonaparte, que era un prototipo de submarino a vapor. Sus barcos aparecieron en Las aventuras de Tom Sawyer y en otras novelas de Mark Twain. Desde entonces se convirtieron en clientes exclusivos de la firma.
Hasta el año 1800, cuando se le vencieron las patentes a Watt, no habían permitido legalizar nuevas innovaciones a otros científicos, pero no pudieron evitar que copiaran los modelos ya patentados, los fabricaban y comercializaban sin darles un centavo a Watt y Boulton. Ese mismo año se retiró de la actividad empresarial y técnica, poco más tarde lo haría Boulton.
Frases de James Watt
Poco se conoce del pensamiento y conducta de Watt, así como escritos o testimonios sobre su personalidad, aquí algunas frases que se le atribuyen, que pueden dar una muy pequeña idea de cómo pensaba o actuaba:
- “No he conocido más que dos placeres: la pereza y el sueño”.
- “No existe nada más tonto que inventar”
- “Los principios éticos elevados producen métodos comerciales eficaces”.
Misceláneas
- Hay un cráter en el lado sureste de la luna que lleva el nombre de Watt, en su honor.
- Un asteroide también lleva su nombre James watt, el No. 11332, descubierto el 15 de abril de 1996, desde el Observatorio La Silla, en Chile.
- Se rehusó a llevar un título de la nobleza.
- El taller de Watt fue llevado al Museo de la Ciencia de Londres, en 1924.
- Se erigieron varias estatuas en su honor, en diferentes sitios, Westminster Abbey, Birmingham, Manchester, Greenock, y Glasgow.
- En 1901 abrió sus puertas el Laboratorio James Watt, en la Universidad de Glasgow.
- La Universidad Heriot-Wat de Edimburgo, tomó su nombre en su honor, en 1852.
- La Medalla de Oro Internacional James Watt, es entregada bianualmente por el Instituto de Ingenieros Mecánicos del Reino Unido, donde hay más de 50 calles que llevan su nombre.
- James Watt aportaciones a la electricidad: El Watt es una porción pequeña de electricidad y se necesita 750 para igual un caballo de fuerza.
Muerte
Tras su retiro en el año de 1800, dejó el negocio en manos de sus hijos, junto a los de Boulton. Había comprado 40 acres de terreno en Heathfield, donde construyó una gran casa con un ático en el que instaló un taller. Allí pasó los últimos años de su vida, aun activo en sus invenciones y proyectos.
James Watt falleció a la edad de 83 años, en Handsworth, el 25 de agosto de 1819. Fue enterrado en Handsworth Church, Warwickshire, Inglaterra.