Información de un vatio en el Reino Unido
La primera máquina de vapor práctica se construyó en 1776. Después de una serie de mejoras importantes, se convirtió en un "motor primario universal" y fue ampliamente utilizado en la industria. Abrió una nueva era de utilización de energía para la humanidad y la llevó a la "era del vapor". Para conmemorar a este gran inventor, las generaciones posteriores fijaron la unidad de potencia como "Watt" (abreviado como "Watt", símbolo W).
Antecedentes familiares
Estudio de James Watt en el Museo de Ciencias de Londres.
James Watt nació en Greenock, una ciudad portuaria en el Firth of Clyde, cerca de Glasgow.
El padre de Watt era un hábil constructor naval que poseía su propio barco y taller de construcción naval, y también era funcionario de la ciudad. La madre de Watt, Agnes Muirhead, nació en una familia noble y recibió una buena educación. Todos pertenecen a la iglesia presbiteriana y son firmes en sus votos. Aunque Watt provenía de una familia religiosa, más tarde se convirtió en deísta.
Cuando Watt era niño, no tenía mucho tiempo para ir a la escuela debido a su frágil salud. La educación principal la dio su madre en casa. Watt mostró una excelente capacidad práctica y talento matemático desde una edad temprana y aceptó muchas historias y folclore escocés.
Experiencia temprana
Cuando Watt tenía 17 años, su madre murió y el negocio de su padre comenzó a decaer. Watt trabajó como aprendiz en un taller de reparación de instrumentos en Londres durante un año antes de regresar a Glasgow, Escocia, para abrir su propio taller de reparación. Aunque no había un taller de reparación similar en Escocia en ese momento, su solicitud para abrir un taller fue rechazada por el Hammer Guild de Glasgow (que gobierna a todos los artesanos que usan martillos) porque no realizó el aprendizaje requerido de siete años.
Watt abandonó Escocia en 1755 y se dirigió a Londres para buscar formación como fabricante de instrumentos. John Morgan del Consejo lo aceptó.
Experiencia de aprendizaje
En 1757, un profesor de la Universidad de Glasgow le brindó a Watt la oportunidad de abrir un pequeño taller de reparación en la universidad, lo que ayudó a Watt a salir de su situación. Uno de los profesores, el físico y químico Joseph Blake, se convirtió en amigo y mentor de Watt.
En 1757, la Universidad de Glasgow designó a Watt su "fabricante de instrumentos matemáticos" oficial y organizó un taller en el campus.
Máquina de vapor mejorada
La máquina de vapor (modelo) inventada por Watt
Cinco años después de la apertura de la tienda de Watt, bajo la dirección de su amigo el profesor Robinson , Watt inventó. Comienza a experimentar con máquinas de vapor. Hasta ese momento, Watt nunca había visto una máquina de vapor en funcionamiento, pero comenzó a construir su propio modelo de una. El experimento inicial fracasó, pero persistió en continuarlo, leyó toda la información que pudo encontrar sobre las máquinas de vapor y descubrió de forma independiente la importancia del calor latente (aunque esto fue descubierto por el profesor Black hace varios años y Watt no lo sabía). En el momento).
En 1763, Watt se enteró de que había una máquina de vapor Newcomen en la Universidad de Glasgow, pero que estaba siendo reparada en Londres. Pidió a la escuela que lo recuperara y lo reparara él mismo. La máquina de vapor restaurada apenas funcionaba, pero era muy ineficiente. Después de una gran cantidad de experimentos, Watt descubrió que la razón de la baja eficiencia era que cada vez que se empujaba el pistón, el vapor en el cilindro tenía que condensarse primero y luego calentarse para el siguiente empuje. el calor del vapor se gastó en mantener la temperatura del cilindro.
En 1763-1765 Watt diseñó un condensador que solucionaba el problema de la baja eficiencia durante el mantenimiento de las bombas Newcomen. Roebuck utilizó el invento de Watt en los negocios.
En 1765, Watt logró avances clave. Pensó en separar el condensador del cilindro para que la temperatura del cilindro se pudiera mantener a la temperatura del vapor inyectado, y en base a esto construyó rápidamente un modelo que pudiera funcionar de forma continua.
Pero todavía queda un largo camino por recorrer antes de que podamos construir una máquina de vapor real. Primero, dinero. El profesor Black brindó cierta ayuda, pero John Roebuck brindó mayor apoyo. Roebuck era un empresario exitoso y propietario de la famosa Cullen Steel Works. Con el patrocinio de Roebuck, Watt comenzó la producción de prueba de una nueva máquina de vapor y se convirtió en socio de la nueva empresa. La principal dificultad en la producción de prueba radica en la tecnología de procesamiento y fabricación del pistón y el cilindro. Los trabajadores siderúrgicos de aquella época eran más herreros que maquinistas, por lo que los resultados estaban lejos de ser ideales.
Además, debido a que las solicitudes de patentes relacionadas en ese momento requerían la aprobación del Congreso, la mayor parte del dinero se gastó en procedimientos relacionados. Debido a la escasez de fondos, Watt tuvo que buscar otro trabajo y trabajó como topógrafo de canales durante 8 años. Después de que Roebuck quebró, las patentes pasaron a manos de Matthew Bolton, propietario de una fundición en Birmingham. Watt y Bolton iniciaron una exitosa asociación de 25 años.
A través de la cooperación con Bolton, Watt ha recibido mejor financiación para equipos y soporte técnico, especialmente en tecnología de procesamiento y fabricación. Una de las mayores dificultades en la construcción de la nueva máquina de vapor fue el ajuste perfecto entre el pistón y el cilindro grande, problema que finalmente fue resuelto por John Wilkinson. Mientras mejoraba la construcción de cañones, ideó una nueva técnica de perforación de precisión que podría usarse en la construcción de máquinas de vapor.
En 1774 Watt puso en producción su máquina de vapor. En 1776, la máquina de vapor Bolden-Watt se demostró por primera vez al público en condiciones de funcionamiento en Bromfield Colliery.
En 1776, el primer lote de nuevas máquinas de vapor se fabricó con éxito y se utilizó en la producción real. Estas máquinas de vapor se utilizan principalmente en bombas de agua porque solo pueden proporcionar un movimiento lineal alternativo. Durante los siguientes cinco años, Watt obtuvo numerosos pedidos y viajó de mina en mina instalando bombas de agua impulsadas por esta nueva máquina de vapor.
A petición de Bolton, Watt comenzó a estudiar cómo convertir el movimiento alternativo lineal de la máquina de vapor en movimiento circular para que la máquina de vapor pudiera impulsar la mayoría de las máquinas. Una solución obvia era una manivela, pero el propietario de la patente, John Steed, pidió compartir también la patente anterior del condensador dividido de Watt, a lo que Watt se negó firmemente.
En 1781, William Mercado, empleado de Watt Company, inventó un sistema de transmisión por engranajes de manivela llamado "Sol y planetas" y solicitó con éxito una patente a nombre de Watt. La invención elude las limitaciones de la patente de manivela y amplía enormemente las aplicaciones de las máquinas de vapor.
En los 6 años siguientes, Watt realizó una serie de mejoras a la máquina de vapor y obtuvo una serie de patentes: Inventó un cilindro de dos vías, que permitía que el vapor entrara y saliera por ambos extremos, así empujar el pistón hacia ambos lados se mueve en una dirección en lugar de empujar en una sola dirección como antes; inventó el indicador de presión de aire para indicar las condiciones del vapor; un mecanismo de articulación de tres barras para garantizar el movimiento lineal de la varilla de empuje del cilindro y la bomba de aire. Preocupados por los peligros de explosiones y fugas, las primeras máquinas de vapor de Watt utilizaban vapor a baja presión y luego introdujeron vapor a alta presión. Todas estas innovaciones combinadas hicieron que la nueva máquina de vapor de Watt fuera cinco veces más eficiente que la máquina de vapor del pasado de Newcomen.
Se patentó la máquina de vapor de dos vías de 1.782 vatios y ese mismo año se inventó una unidad estándar: los caballos de fuerza.
Después de 1785, la máquina de vapor mejorada de Watt se utilizó por primera vez en el departamento textil y fue muy bien recibida.
En 1794, Watt y Bolton fundaron una empresa especializada en la fabricación de máquinas de vapor. Bajo la exitosa dirección de Bolton, se produjeron 1165 máquinas de vapor a partir de 1824. Watt y Bolton ganaron mucho dinero. [1]
Into Old Age
Watt tuvo muchos otros inventos antes de semi-jubilarse. Por ejemplo, inventó nuevos métodos de medición telescópica de distancias, nuevos métodos de impresión, lámparas de aceite mejoradas, rodillos de vapor y métodos mecánicos de dibujo y coloración que continúan hasta el día de hoy.
La sociedad de Watt con Bolton expiró en 1800 y se jubiló ese mismo año. Sin embargo, su colaboración continuó hasta la siguiente generación. Matthew Bolton y George W. James Watt continuaron su asociación y William Mercado fue contratado como socio, lo que aseguró el éxito continuo de la empresa. Después de jubilarse, Watt y su segunda esposa viajaron a Francia y Alemania y compraron una casa en Gales.
El 25 de agosto de 2009, Watt, de 83 años, murió en su casa de Handsworth, Staffordshire, Inglaterra. [1]