Una máquina para una revolución; Watt y su máquina de vapor.

El 19 de agosto de 1819, fallecía el ingeniero mecánico e inventor escocés James Watt (Greenock, Escocia, 19 de enero. — Handsworth, Inglaterra, 19 de agosto de 1819).

(Es necesario señalar que algunos autores consideran la fecha de la muerte el 25 de agosto).

watt1La máquina de vapor de Watt o máquina de vapor de agua es considerada como un elemento esencial en el desarrollo de la Revolución Industrial.

James Watt no asistió a la escuela siendo educado en casa por su madre, aunque más tarde asistiría a la Greenock Grammar School. Estudió en la Universidad de Glasgow y posteriormente (1755) en la de Londres, un sólo año.

De niño trabajó en el taller de construcción de su padre, y desde los 19 años como constructor de instrumentos matemáticos. Muy interesado en las máquinas de vapor, inventadas por Thomas Savery y Thomas Newcomen, determinó las propiedades del vapor, en especial la relación de su densidad con la temperatura y la presión.

La máquina de Savery consistía en un depósito conectado a una caldera, y a dos tuberías, una de las cuales lo conectaba al agua de la mina que se pretendía extraer y otra al exterior. El funcionamiento de la máquina era el siguiente: en primer lugar se abría la válvula que conectaba la caldera con el depósito y éste se llenaba de vapor de agua, saliendo el aire al exterior a través de una válvula antirretorno.

Posteriormente se hacía enfriar el depósito haciendo chorrear desde fuera del mismo agua fría, y al enfriarse, el vapor se condensaba, haciéndose el vacío en el depósito.

Mediante una tubería con una válvula antirretorno, el depósito estaba conectado al agua del interior de la mina, por lo que al hacerse el vacío, subía el agua, llenándolo a través de una válvula antirretorno.

Para vaciar el depósito se volvía a abrir la válvula que lo conectaba con la caldera, y el vapor a presión hacía salir el agua por la misma válvula antirretorno por la que había salido el aire al principio.
Esta máquina supone la primera utilización industrial del carbón para realizar trabajo mecánico.

La máquina de Newcomen, o máquina de vapor atmosférica, fue inventada en 1712 por Thomas Newcomen, asesorado por Robert Hooke, que era físico, y por el mecánico John Calley. Esta máquina supuso una mejora frente a la máquina de Thomas Savery. El funcionamiento de ambas máquinas era similar. Ambas creaban el vacío en un depósito a base de enfriar vapor de agua. La diferencia estaba en que mientras en la máquina de Savery era el propio vacío del depósito el que absorbía el agua de la mina, en la máquina de Newcomen el vacío creado en un cilindro tiraba de una viga hacia abajo.

La máquina de Newcomen, tenía un ratio de conversión de energía calorífica en mecánica de apenas el uno por ciento. Pese a ello no tuvo rival durante más de medio siglo.

watt 2Watt ayudó al desarrollo de la máquina de vapor, convirtiéndola, de un proyecto tecnológico, a una forma viable y económica de producir energía. Watt descubrió que la máquina de Newcomen estaba gastando casi tres cuartos de la energía del vapor en calentar el pistón y el cilindro.

En el curso de sus experimentos Watt, comprendió que el vapor era una reserva de calor mucho más vasta que el agua y que era necesario limitar todas las pérdidas de calor que se producían en la artesanal máquina de Newcomen para disminuir el consumo de combustible, principal inconveniente de estas máquinas.

Analizando el problema identificó las pérdidas debidas al propio cilindro, con la práctica de enfriar el vapor para lograr el vacío necesario para mover la máquina y a la presión residual del vapor. En sus experimentos posteriores, llegó a la conclusión de que el cilindro debía mantenerse a la misma temperatura.

Watt presentó una serie de mejoras revolucionarias, como hacer que el vapor condensara en una cámara diferente a la del pistón (1766), o que éste fuera empujado por el vapor tanto en sentido ascendente como descendente.

En 1768 se asoció con John Roebuck para construir su propio modelo de máquina de vapor, que patentó un año más tarde.

Su primera patente en 1769 ya incluía el condensador separado y otras mejoras de la máquina de Newcomen, como la camisa de vapor, el engrase de aceite y el aislamiento del cilindro con el fin de mantener las altas temperaturas necesarias para una máxima eficacia.

Tras la quiebra de Roebuck en 1772, se trasladó a Birmingham dos años más tarde para compartir la explotación de su patente con Matthew Boulton, propietario de Soho Works, y con ello se inició una colaboración que se mantuvo por espacio de veinticinco años.

La primera máquina se construyó en Kinneil, cerca de Boroughstoness en 1774.

Otras importantes mejoras en las máquinas de vapor se le deben la máquina de doble efecto, cuyos pistones suben y bajan alternativamente (patentada en 1782), el regulador de fuerza centrífuga para el control automático de la máquina y, en 1784, el paralelogramo articulado, una disposición de rodetes conectados que guían el movimiento del pistón.

Todas estas mejoras convirtieron la máquina de vapor en un motor eficiente y económico para todo tipo de industrias.

En 1800, vencida la patente de 1769, Watt abandonó la firma, como lo haría más tarde Boulton, quedando el negocio en manos de sus respectivos hijos y se retiró a Heathfield donde había adquirido 40 acres de terreno y construido una residencia. En la esquina sureste del ático tenía Watt un taller donde continuó los últimos años de su vida con sus trabajos e invenciones, taller que fue trasladado al Museo de la Ciencia de Londres en 1924 al derribarse el edificio.

En 1785, Watt fue nombrado miembro de la Royal Society de Londres, y en 1814 de la Academia francesa de Ciencias.

watt3En 1806, la Universidad de Glasgow le nombró doctor honoris causa.

Watt creó la unidad llamada caballo de potencia máquinas de vapor. para comparar la potencia de las máquinas de vaporcon la potencia de los caballos de tiro. Más tarde se amplió para incluir la potencia de salida de los otros tipos de motores de pistón, así como turbinas, motores eléctricos y otro tipo de maquinaria.

El término «vatio» es la castellanización de watt, unidad que recibe su nombre de James Watt por sus contribuciones al desarrollo de la máquina de vapor, y fue adoptado por el Segundo Congreso de la Asociación Británica por el Avance de la Ciencia en 1889 y por la undécima Conferencia General de Pesos y Medidas en 1960 como la unidad de potencia incorporada en el Sistema Internacional de Unidades.

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Publicado el 19 agosto, 2015 en Inventos e inventores. Añade a favoritos el enlace permanente. Deja un comentario.

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