¿Cómo inventó Watt la máquina de vapor?
En 1763, Watt estaba en su sexto año como técnico mecánico en la Universidad de Glasgow. Esta vez, la Universidad de Glasgow compró un modelo de máquina de vapor Newcombe de Londres para experimentos de demostración, pero a menudo fallaba. El profesor Antarson encargó a Watt la reparación de este modelo de máquina de vapor neumática de Newcomb.
El profesor Antarson regresó de Londres a toda prisa porque olvidó decirle a Watt la hora exacta en la que utilizó el modelo. En la Universidad de Glasgow, faltar a clases no es una broma.
Watt no sabía mucho sobre máquinas de vapor antes de entrar en contacto con el modelo de máquina de vapor de Newcomen. Hace sólo dos años, utilizó la olla de vapor desarrollada por Papin para ayudar al profesor Black a realizar experimentos con vapor a alta presión. Tan pronto como el modelo de la máquina de vapor fue entregado en la sala de preparación experimental, Watt, que había sido un fanático de la mecánica desde la infancia, estaba ansioso por probarlo por curiosidad. Sin esperar la orden del profesor Antarson, inmediatamente comenzó a desmontarlo y repararlo. Durante más de medio mes, las máquinas de vapor fascinaron a Watt y le hicieron olvidarse de comer o dormir.
Por la noche, Watt yacía en su apartamento universitario en las afueras de Glasgow, sin poder dormir durante mucho tiempo, y su mente estaba ocupada con la máquina de vapor de Newcomen. Encendió la luz de gas, recogió la información sobre las máquinas de vapor que había recopilado de la biblioteca durante el día, la leyó atentamente y empezó a pensar en ello de nuevo...
Ya alrededor 100 d.C., Hero, un erudito de Alejandría, Egipto, (Hiro) fabricó un prototipo de máquina de vapor que funcionaba según el principio de reacción del chorro. La primera máquina de vapor de pistón fue inventada por el francés Papin en Alemania en 1690. Fue el primero en señalar el ciclo de trabajo de las máquinas de vapor, allanando el camino para el futuro desarrollo de las máquinas de vapor de pistón.
A finales de 2017, a medida que la demanda de productos minerales seguía aumentando, las minas se excavaron cada vez más profundamente y muchas minas en el Reino Unido encontraron graves problemas de agua. En aquel entonces, el agua acumulada sólo se podía eliminar girando la polea con caballos de fuerza. En vista de esta situación, el Capitán Sewell, un ingeniero militar de los Royal Engineers, desarrolló una bomba de vapor. Esta es una máquina de vapor sin pistones. Aunque consume mucho combustible y no es económico, es la primera máquina de vapor práctica en la historia de la humanidad.
En 1705, el herrero británico Newcomen combinó los logros técnicos de sus predecesores para diseñar y fabricar una máquina de vapor neumática más práctica. Se da cuenta de que el pistón es impulsado por vapor para moverse hacia arriba y hacia abajo en línea recta, hacia adelante y hacia atrás 12 veces por minuto. Cada viaje de ida y vuelta puede elevar 45,5 litros de agua a 46,6 metros. En aquella época, las máquinas de vapor Newcomb se utilizaban principalmente para el drenaje profundo de minas.
Sin embargo, la máquina de vapor de Newcomen tenía grandes defectos. No sólo es ineficiente, sino que también requiere una gran cantidad de carbón para realizar el trabajo y sólo puede realizar movimientos alternativos simples. Por tanto, su rango de aplicación es limitado. La gente estaba ansiosa por conseguir un nuevo tipo de máquina de vapor.
Watt observaba y reflexionaba. Cuanto más reflexionaba, más no podía dormir. Por lo general, cuando se enoja, puede quedarse despierto varias noches a menos que pregunte la verdad de inmediato. No sé cuántas veces perdió los estribos esta noche. Parece que para comprender el principio de funcionamiento de esta máquina de vapor, tiene que volver a trabajar hasta altas horas de la noche.
Al día siguiente, Watt se puso inmediatamente a trabajar. Primero, comenzó a estudiar el patrón de acción de la máquina de vapor Newcomen y a descomponer sus pasos de acción. El vapor producido por la caldera ingresa al cilindro y el pistón es empujado hacia arriba. Luego, el vapor se condensa en vacío rociando agua dentro del cilindro y enfriándolo. De esta manera, la presión atmosférica que actúa sobre el pistón lo presiona hacia abajo y el pistón de la bomba conectado al vástago se levanta para poder aspirar el agua de la mina. Watt notó que la caldera de una máquina de vapor producía solo suficiente vapor para operar el pistón unas cuantas veces, y luego la máquina tenía que esperar a que la caldera acumulara vapor antes de poder comenzar a funcionar nuevamente. A través de más observaciones e investigaciones, Watt descubrió que no era razonable calentar el cilindro con vapor y luego enfriarlo con agua. Se necesita mucho tiempo para que el cilindro pase de caliente a frío y luego de frío a caliente.
¿Cómo mantener el calor original del cilindro y condensar el vapor? Watt pensó en esta pregunta durante mucho tiempo y no tuvo respuesta. Esto le hizo dejar de pensar en el té y el arroz y perdió el ánimo.
Fuera de la puerta de la Universidad de Glasgow, hay una gran llanura cubierta de hierba verde a la izquierda y un lago con forma de espejo a la derecha. Un día, Watt estaba caminando por el césped, mirando de vez en cuando las nubes blancas en el cielo distante, pensando profundamente. De repente una idea extraña apareció en su mente. Este pensamiento parecía ser la clave del problema, como si Dios le hubiera enviado la lluvia a tiempo. Watt comprendió de repente. El vapor es un objeto elástico, por lo que se puede poner al vacío. Si el cilindro y el recipiente de escape están conectados, el vapor puede ingresar al recipiente y el vapor puede enfriarse sin enfriar el cilindro, completando así el trabajo de la máquina de vapor Newcomen.
Después de muchas pruebas y modificaciones, este problema finalmente se solucionó. No es necesario condensar el vapor directamente en el cilindro, sino en otro recipiente conectado al cilindro. Watt inventó el condensador, que sentó una base sólida para el uso práctico de las máquinas de vapor en la historia del desarrollo tecnológico. Pronto imaginó que sellando ambos extremos del cilindro se podría realizar el movimiento de dos tiempos de la máquina de vapor. Es mucho más fácil convertir el movimiento lineal de dos tiempos en movimiento circular. Esta ingeniosa idea abrió las puertas del éxito a Watt.
En la era de Watt, pocas personas en la industria británica podían procesar con precisión varias piezas de máquinas de acuerdo con dibujos de máquinas complejos, e incluso las máquinas herramienta necesarias para el procesamiento no eran muy precisas. El prototipo de máquina de vapor construido según las ideas de Watt fracasó, dejando a Watt sin un centavo. Watt vendió casi todo lo que tenía valor para completar su diseño.
Watt sufrió muchas derrotas, pero no perdió la confianza. Aunque muchos lo ridiculizaron, continuó mejorando su invento.
Un día, gracias a la presentación de su buen amigo el profesor Black, Watt conoció a Wilkinson, el técnico que inventó la máquina perforadora. El técnico quedó conmovido por el espíritu de trabajo duro de Watt. Decidió ayudar a Watt y utilizó su experiencia en perforar cañones de armas para procesar cilindros y pistones para Watt, resolviendo así el problema de las fugas de aire en la máquina de vapor. Watt está más cerca de la cima de la victoria. Los cilindros y pistones de Wilkinson no tenían paralelo, lo que permitió a Watt superar otra dificultad técnica y finalmente fabricó el primer prototipo nuevo de máquina de vapor, que funcionó normalmente, cumplió con los requisitos de diseño y recibió elogios unánimes.
Watt no estaba contento con sus logros y pronto se dedicó a nuevas investigaciones y desarrollos. Esto le exige resolver muchos problemas técnicos y soportar dificultades. Pronto, Watt encontró otro colaborador importante, William Mercado, lo que hizo que Watt fuera aún más poderoso y el progreso del desarrollo se aceleró repentinamente. Murdock es un técnico senior de mecanizado. En Sus manos, todo se convertirá en lo que tú deseas que sea. No sólo sabe resolver problemas técnicos, sino que también es muy emprendedor y muchas veces se olvida de comer y dormir sólo para trabajar.
Era el año 1785, Nochebuena. Glasgow está de ambiente festivo. Watt pensó en la máquina de vapor sin terminar y corrió al taller de pruebas. Mientras caminaba por el patio de la fábrica, Watt vio la luz que entraba por las ventanas del taller. Resultó que Murdoch, el director del taller, estaba trabajando horas extras. Murdoch era un gran trabajador y nunca quería faltar al trabajo, ni siquiera en Navidad. Para procesar e instalar piezas de máquinas para la estación de bombeo de Londres durante la noche, fue a la fábrica a trabajar horas extras.
Los dos hombres completaron rápidamente su trabajo y pasaron una Navidad extraña. En ese momento, Watt volvió a caminar hacia la mesa de dibujo.
"¡Ven aquí, Murdoch!"
Murdoch se acercó a la mesa de dibujo.
Watt dibujó un cilindro.
"Quiero que el vapor entre por ambos extremos y empuje el pistón, cierre el cilindro desde arriba y envíe el vapor hacia arriba. ¿Qué opinas de eso?"
Murdoch no dijo nada. Watt siguió dibujando.
"Ahora que el pistón del cilindro se mueve hacia arriba y hacia abajo en línea recta, quiero cambiar el movimiento lineal a través de un eje conectado a la rueda grande. ¡Mira, eso es todo! De esta manera, podemos cambiar "El movimiento lineal se convierte en movimiento circular. La inercia de la rueda grande empuja el pistón a través del punto muerto, justo aquí", demostró. "¿Qué piensas, Murdock?", Preguntó.
"En otras palabras, es necesario hacer un nuevo prototipo", respondió Murdoch.
“Sin duda.
"Watt respondió en tono afirmativo. Luego preguntó: "¿Cuándo empezará? "
"De inmediato. "Murdoch respondió simplemente.
"Enseguida... bueno, enseguida. " Watt estaba tan emocionado que era incoherente.
Watt se dedicó a su trabajo con entusiasmo fanático. Fundió lingotes de cobre, forjó piezas de cobre, taladró agujeros para cilindros y luego giró pistones, ejes y cojinetes. El diseño original de la máquina Antes de que estuviera terminada, se puso en desarrollo el nuevo prototipo.
Murdock también estaba muy ocupado, quemando el horno, limpiando las piezas fundidas y manejando el torno. Y se sorprendió. El corpulento Murdock puede hacer los pequeños trabajos más delicados y precisos, y una vez que se pone a trabajar, ese es el temperamento de Murdoch. Mientras espera la prueba, Watt desenrosca lentamente la válvula de aire. a la máquina de vapor con manos temblorosas, y todo está en condiciones normales de funcionamiento. Watt y Murdoch están cubiertos de lodo de aceite y negro. Las cuatro manos estaban juntas y la alegría del éxito inspiró a Watt y Murdock. p>Entonces Watt comenzó a marchar hacia la máquina de vapor equipada con un regulador de velocidad automático. Estaba decidido a perfeccionar completamente su máquina de vapor. Watt nunca quiso decir tonterías, pero trabajó en silencio. Debe participar personalmente en la fabricación de todo lo importante. partes de la máquina; era a la vez torno y instalador, y cada detalle dejó su huella.
Murdoch trajo a una docena de los trabajadores más calificados de Glasgow para trabajar con Watt en el desarrollo. Murdoch los organizó en un equipo inmejorable.
Después de más de un año de tenaces esfuerzos, la máquina se fue instalando gradualmente.
Finalmente, Watt apretó la última tuerca y simplemente tiró la llave. Deja la llave a un lado. Respira profundamente y exhala lentamente.
“Oye, Murdoch, si tenemos vapor ahora, entonces podemos probar esta máquina en el campo. ”
“Hay vapor. "
"Ahora, ¿tarde en la noche? "
"Sí, siempre que encendamos el fuego podremos conseguir la presión de vapor que necesitamos en menos de un cuarto de hora. "
El taciturno Murdoch terminó de hablar y se fue con algunos trabajadores. En el tranquilo taller, Watt se enfrentó solo a la máquina y cayó en recuerdos. Recordó la ciudad escocesa de Linnock donde nació, la ciudad de su padre. ocupado taller de construcción naval, su aprendizaje con el experto en mecanizado Morgan y el entusiasta apoyo y aliento de su esposa Mira...
Después de un tiempo, Murdoch regresó /p>
"James, todo está bien. listo. ¡Haz una prueba de manejo! "
Watt volvió a poner su mano en la manija del freno de la válvula de admisión. En ese momento, se sintió un poco tímido. Si Dios se opuso deliberadamente a su máquina de vapor en ese momento, si el diseño tenía errores y era ignorado, si la pared del cilindro ¿Qué debo hacer si hay grietas difíciles de encontrar en la rueda reguladora de velocidad? Por un momento, Watt, que siempre ha sido decidido y decidido, pareció un poco tímido. > Ahora, mientras gires la manija del freno de la válvula, saldrá vapor a alta presión al cilindro. Ya sea por fracaso o por éxito, Watt pensó mucho. Finalmente, Watt giró la manija de la válvula con firmeza y con un sonido ensordecedor. , el vapor a alta presión entró en el cilindro a través del crujido. Watt miró fijamente al lívido Murdoch. Después de unos minutos, el vapor envolvió toda la máquina y el taller de pruebas, y las luces se oscurecieron...
Watt sintió. El corazón se le subió a la garganta.
La máquina permaneció quieta.
A través de la niebla, pudo ver la mano de Murdoch ajustando el pistón final. lentamente, y luego se rompió, y luego el pistón comenzó a acelerar a través de la acción de la manivela y la biela. El movimiento lineal de avance y retroceso se fue convirtiendo en una rotación lenta y constante. Clavado en el suelo, su boca parecía estar bloqueada por un algodón, incapaz de escupir o tragar. Estaba fascinado por la máquina creada por el propio Watt. Trató de detener la rueda de velocidad con sus manos, pero la rueda de velocidad empujó su mano. a un lado.
Tenía prisa, intentó con todas sus fuerzas y con varios trabajadores fuertes, pero no pudo.
La innovadora máquina de vapor de Watt "¡Esto es poder!", gritó. Watt asintió con entusiasmo. Los trabajadores salieron corriendo del taller aplaudiendo.
"Es más potente que el agua y se puede aumentar, por lo que se puede utilizar en todas partes. Creo que algún día la gente podrá instalar la máquina en el carruaje sin necesidad de subirse al caballo. El coche podrá funcionar; o Ponlo en el barco, sin una vela contra el viento, el barco puede navegar a través del mar y viajar hasta los confines de la tierra. Sin embargo, creo que puede reducir en gran medida el trabajo de los trabajadores y darles más tiempo libre. ¿Qué piensas de esto, Murdoch? p>
"Para entonces, el mundo entero será un lugar mejor, querido James. ¿No es eso lo que siempre has querido?"
Los dos viejos Los amigos hablaban alegremente sobre el futuro y esperaban con ansias los beneficios que la máquina de vapor traerá a la humanidad. En ese momento, el sol había mostrado silenciosamente su rostro sonriente, como si bendijera a la pareja de pioneros científicos. A partir de entonces comenzó una "era del vapor" que conmocionó al mundo civilizado.
Puntos de aprendizaje
La era del vapor
La Revolución Industrial comenzó en Gran Bretaña en la década de 1860 y se produjo una gran expansión externa a principios del siglo XIX. . Por lo tanto, desde una perspectiva macro, la era del vapor, el segundo período de la historia mundial moderna, comenzó a principios del siglo XIX y terminó con la segunda revolución industrial en los años setenta. Durante este período, comenzó a aparecer la revolución de las máquinas capitalistas y comenzó a establecerse inicialmente el sistema mundial capitalista. La invención y aplicación de una nueva máquina eléctrica, la máquina de vapor, llevó a la humanidad a la era del vapor.