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James Watt

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James Watt ¹
El papel que representó en las aplicaciones mecánicas del poder del vapor sólo puede compararse al de Newton en la astronomía y al de Shakespeare en la poesía.
E.M. Bataille, Traite des Machines a Vapeur, Paris, 1847.

James Watt


Greenock, 19 de enero de 1736

Heathfield, agosto² de 1819

Ingeniero escocés



1. Helmolt, H.F., ed. History of the World. Nueva York, Dodd, Mead and Company, 1902. Retrato original obra de Sir William Beechy (1753-1839) óleo sobre lienzo, c. 1800.
2. Según la fuente 19 ó 25 de agosto.

Máquina de vapor de Watt conservaba en el vestíbulo de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Madrid.

Biografía

Primeros años

Nacido en Greenock (Escocia) en 1736 fue un chico brillante pero su delicada salud le impidió atender con normalidad sus estudios por lo que los primeros años fue educado por sus padres, James Watt y Agnes Muirhead. En aquella época también descubrió el taller de carpintero de su padre donde adquirió la destreza en el manejo de los instrumentos que tanto le serviría a lo largo de su vida. Enviado finalmente a la escuela donde su educación se tenía por negligente no comenzó a destacar hasta los 13 ó 14 años cuando despuntaron sus habilidades en el estudio, especialmente de matemáticas. Durante su juventud además de cultivar su afición por la mecánica fue un lector diligente, afición que conservaría a lo largo de su vida.

En 1753 falleció su madre y acuciado su padre por problemas económicos fue enviado, a la edad de 18 años, en junio de 1754 a casa de los parientes de su madre en [[Glasgow para aprender el oficio de constructor de instrumentos matemáticos. Sin embargo no logró encontrar quien le enseñara y entró finalmente al servicio de un óptico que vendía lentes, arreglaba violines, afinaba espinetas, etc. A través de Andrew Anderson, su mejor amigo de la escuela, conoció a su hermano John profesor de filosofía natural (Física) en la Universidad de Glasgow y tuvo acceso a su biblioteca y a través del professor Muirhead, pariente de su madre, entró en contacto con otros profesores llamando especialmente la atención del profesor Robert Dick que le sugirió trasladarse a Londres para formarse.

Estancia en Londres

El 7 de junio de 1755 partió a Londres ciudad a la que llegó doce días más tarde con una carta de recomendación de Dick para el señor Short y teniendo por único conocido a un pariente lejano de la familia Watt, capitán de barco. En Londres se encontró con un gremio de relojeros, al que pertenecía el de constructores de instrumentos, de marcado corte medieval que exigía 7 años de aprendizaje para adquirir el grado de maestría e impedía a los forasteros trabajar o abrir negocios en la ciudad. A través de Short conoció a John Morgan que accedió a contratarle de aprendiz durante un año por un sueldo de veinte guineas. En el taller no dejó de asombrarle la especialización de los trabajadores que era por entonces desconocida en el resto del país; contrastando con aquél «hombre para todo» para el que trabajó en Glasgow, en el taller de Morgan «muy pocos saben algo más que cómo hacer una regla, otros un compás, (...)». De todos aquellos especialistas aprendió Watt durante su estancia en Londres.

En Londres las levas forzosas se volvieron muy activas en la primavera de 1756, sobre ello le escribió a su padre «Reclutan a todo el que pueden, granjeros u hombres de mar, excepto aquellos acogidos al fuero de la ciudad que han de ser llevados ante el alcalde primero y a menos que sean aprendices u hombres de negocios acreditados tienen pocas posibilidades de salvarse. Si yo fuera llevado ante el alcalde no me atrevería a confesar que trabajo en la ciudad, ya que ello va contra la ley (...)». Afortunadamente Watt pudo eludir el peligro y finalizado el año de formación retornó a Glasgow tras pasar un breve período en Greenock con su padre.

De vuelta a Glasgow

En Glasgow las reglas para abrir un negocio eran tan estrictas como en Londres y allí también era un «extranjero» pero más peligroso aun que en la metrópoli ya que en Glasgow deseaba comenzar sus actividades comerciales. Solicitado el permiso para abrir su taller le fue denegado.

En la universidad de Glasgow recibieron de Alexander Macfarlane, un excéntrico comerciante de Jamaica, la donación de unos instrumentos astronómicos que quedaron a cargo del Dr. Dick. Los instrumentos sufrieron desperfectos en el viaje y éste le solicitó a Watt que los arreglara y ajustara, trabajo por el que cobró cinco libras. Satisfechos con el trabajo realizado y conociendo su situación, la universidad —donde las reglas del gremio no regían— le cedió una sala y le contrató el verano de 1757 para reparar sus instrumentos asignándole un salario de 35 libras anuales y además le permitió abrir el taller al público para la venta de instrumentos. En la universidad enseñaban aun sus amigos Muirhead, Dick y el que le sustituiría tras su muerte Anderson y conocería entre otros a Joseph Black y John Robison.

En 1759 Watt se asoció con John Craig para la apertura de un taller en la ciudad comenzando, ya sin impedimentos, con un capital de 200 libras. Entre 1759 y 1765, año en que se disolvió la sociedad, las ventas le proporcionaron cerca de 50 libras mensuales y aunque al principio encontró ciertas dificultades llegó a tener contratadas dieciséis personas. Siguiendo el ejemplo de su maestro de Glasgow se dedicó a fabricar y reparar todo tipo de instrumentos, pero cuando llegaba a sus manos uno que no conocía, fuera un órgano o un modelo de la máquina de Newcomen, desentrañaba su principio de funcionamiento y no quedaba satisfecho hasta que conseguía perfecccionarlo lo que le valió fama de mecánico universal.

En julio de 1764 contrajo matrimonio con su prima Margaret Miller que ejerció, al decir de los amigos de Watt, una beneficiosa influencia en un hombre hasta entonces dado a la melancolía y que sufría de una enfermedad neviosa. El matrimonio tuvo cuatro hijos, dos varones y dos mujeres y su mujer falleció en 1773 en el parto de su quinto hijo. El verano de 1776, tres años después de fallecer su primera esposa, Watt contrajo segundas nupcias con Anne Macgregor.

Watt finalmente abandonó Glasgow y se trasladó a Birmingham para trabajar con Matthew Boulton. En Birmingham asistió a las reuniones de la Sociedad Lunar de la que formaban parte prominentes industriales y científicos de la época y que tomaba su nombre de la costumbre de reunirse las noches de plenilunio.

La máquina de vapor

Ya en 1759 Robinson había llamado la atención de Watt acerca del vapor proponiendo su uso para impulsar carruajes. Aun cuando Watt no conocía nada acerca del vapor construyó un modelo que no funcionó y aunque nada más se supo de aquél proyecto el interés de Watt por el vapor no decayó. Los años siguientes estudió todo lo publicado sobre el particular y en 1761 comenzó a realizar sus propios experimentos a pesar de no haber visto aun ninguna máquina de vapor. Más tarde descubrió que la universidad había adquirido un ejemplar de la máquina de Newcomen para las clases de filosofía natural que se estaba reparando en Londres. Probablemente a solicitud suya la máquina se llevó a Glasgow en 1763 para que fuera puesta a punto por Watt, sin embargo, una vez reparada tras tres o cuatro golpes dejaba de funcionar.

Hito en Glasgow Green. La inscripción reza «Cerca de este lugar en 1765 James Watt concibió la idea del condensador separado para la máquina de vapor patentado en 1769.»

Sus estudios de aquél modelo le condujeron a la invención del condensador separado en 1765 que fue patentado por Watt y Roebuck en 1769. Tal como lo relata el propio Watt: «Estaba en el Parque de Glasgow. Había ido a dar un paseo en una espléndida tarde de sábado. Entré en el Parque por la puerta del comienzo de la calle Charlotte y pasé junto al viejo lavadero. Mientras tanto meditaba sobre la máquina y había alcanzado la casa del pastor cuando la idea me vino a la cabeza, como el vapor era un cuerpo elástico se precipitaría en un vacío y si se comunicara el cilindro con un depósito exhausto se precipitaría en su interior y allí se condensaría sin enfriar el cilindro. Comprendí entonces que debía separar el vapor condensado y el agua de inyección si utilizaba un chorro como el de la máquina de Newcomen. Dos ideas se me ocurrieron. Primero, el agua podría purgarse mediante un tubo descendente hasta una profundidad de 35 ó 36 pies y el aire aspirarse con una pequeña bomba; segundo, hacer la bomba lo bastante grande para extraer ambos, agua y aire. No había llegado aun al campo de golf cuando la idea se compuso en mi mente.»

Esta fue clave en el desarrollo de la máquina de vapor y el periodo inicial de 14 años de explotación fue ampliado por un acta parlamentaria hasta los 30 garantizando el monopolio en la construcción de máquinas de vapor con condensador —en definitiva de todas las máquinas de vapor— hasta 1800 para la firma Boulton & Watt fundada en 1775, después que Roebuck virtualmente arruinado se viera obligado a transferir sus derechos sobre la patente a Matthew Boulton.

Estatua de James Watt en Birmingham. Junto a él su célebre condensador separado.

Al invento del condensador separado le siguieron otros no menos importantes —particularmente orgulloso, y no sin motivo, se sentía del invento del movimiento paralelo— que convirtieron la máquina de vapor en un motor eficiente y económico para todo tipo de industrias.

Gracias a la patente de 1769 pudieron Watt y Boulton frenar las iniciativas de otros ingenieros de la época que vislumbraban las posibilidades de la máquina de vapor en particular para la locomoción aunque no consiguieron evitar la «fuga de cerebros» de sus instalaciones y la construcción de máquinas por ellos patentadas y por las que no cobraban. Curiosamente Watt patentó en 1784 el carruaje a vapor pero pronto abandonó el proyecto creyéndolo inviable en aquél momento. Se da la circunstancia de que William Murdoch empleado de la firma y colaborador inestimable en muchas de las invenciones de Watt les propuso a él y a Boulton ese mismo año la construcción de una locomotora de vapor que había diseñado. La respuesta fue negativa, más aun, enterado en 1786 de los planes de Murdoch de fabricar un modelo patentado por él, Watt le envió una carta a Boulton pidiéndole que le hiciera desistir en los siguientes términos: «Lamento profundamente que W. M. aun se ocupe del carruaje a vapor asegurado por mí en una de mis patentes (...) He reservado el campo para mí y no permitiré que se traspase. (...)». Watt era consciente de que la inviabilidad del carruaje a vapor se debía al peso del condensador y a la gran cantidad de agua necesaria por lo que sabía que sería necesario desarrollar máquinas compactas de alta presión que descargaran a la atmósfera el vapor expansionado sin necesidad de condensador. Consciente de las dificultades del proyecto no se decidió a abordar el problema e incluso trató sin éxito de que fueran prohibidas las máquinas de alta presión debido al riesgo de explosión que si bien existía pudo llegar a controlarse mediante cada vez más refinadas válvulas de seguridad.

Con respecto a la navegación a vapor Watt tenía una postura algo diferente ya que la creía posible. En 1785 Patrick Miller y James Taylor encargaron a William Symington la construcción de un motor a vapor para la rueda de palas de un barco. Tras un experimento exitoso se pusieron en contacto con Boulton y Watt buscando algún tipo de colaboración. Watt contestó con arrogancia que la máquina de Symington infringía su patente «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». Años más tarde Symington construyó el primer barco de vapor europeo en entrar en servicio pero la dura crítica de Watt no iba descaminada y Foulton en 1807 contrató a Boulton & Watt, entonces a cargo de sus respectivos hijos, la construcción del motor del Clermont, desde entonces los constructores de barcos fueron importantes clientes de la firma.

Lo cierto es que Watt dudaba sobre la conveniencia de diversificar sus actividades, ya que ello le obligaría a dejar de lado los negocios en los que estaba inmerso, y parecía no vislumbrar las inmensas posibilidades que el futuro deparaba a su invención. En 1785 escribía a Boulton previniéndole del bomm en la industria del algodón: «Si vuelves a casa por Manchester por favor no busques pedidos de máquinas de hilanderías de algodón porque tengo entendido que se están levantando tantas fábricas junto a ríos caudalosos que el negocio puede pronto estancarse». En realidad no fue el caso y quince años más tarde habían construido 84 máquinas para dicha industria.

Pero tampoco le entusiasmaba la idea de que alguien se le pudiera adelantar, actitud no muy loable, y con frecuencia cuando oía hablar de una idea nueva contestaba «tuve la idea hace tiempo pero no la desarrollé» cuando no «esa idea la patenté yo». Con frecuencia se ha criticado la actitud de Watt en la defensa de sus patentes, de por sí tan genéricas que abarcaban casi cualquier máquina, alegando que las continuas negativas a permitir la explotación del condensador separado retrasaron de hecho los avances en el desarrollo de la locomoción a vapor y en el perfeccionamiento de la misma máquina. Así consiguió frustar hasta el vencimiento de su patente en 1800 la puesta en práctica además de las citadas de la invención de Hornblower del motor compound o la máquina de Bull y Trevithick para el agotamiento de las minas que presentaba ventajas frente al modelo de Watt. En definitiva si grande fue su ingenio para perfeccionar la máquina de vapor no tuvo menos mérito el aprovechamiento que hizo de la ley de patentes en su favor.

Bien es cierto que él respetó igualmente las patentes de los demás y en particular la del mecanismo biela-manivela cuya concesión, a pesar de considerar absurda, no objetó, acaso por miedo a abrir la caja de Pandora pensando que la siguiente patente impugnada pudiera ser la suya. El problema lo resolvió patentando no una sino cinco formas de convertir el movimiento alternativo del émbolo en movimiento de rotación.

Últimos años

Taller de Watt en el ático de su casa en Heathfield. Al fondo la máquina de copiado de esculturas en la que trabajó sus últimos años.

En 1800, vencida la patente de 1769 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.

Tras su fallecimiento en 1819, a la edad de 83 años, fue enterrado en Handsworth Church en Warwickshire. En 1824 se construyó una estatua en su memoria en Westminster Abbey y otras se erigieron en Birmingham, Manchester, Greenock, y Glasgow.

Obra

Si bien ha perdurado la fama de Watt como inventor no fueron menores sus contribucines científicas ya que gustaba de analizar los problemas que le preocupaban hasta sus últimas consecuencias. Al margen de la máquina de vapor, que fue el trabajo de su vida:

  • Analizando la propiedades del vapor descubrió el calor latente independientemente de Joseph Black quien conociendo el hecho del propio Watt le relató la teoría que ya llevaba enseñando varios años.
  • Descubrió que el agua no era un elemento si no un compuesto de oxígeno e hidrógeno.
  • Inventó el indicador de vapor, un dispositivo para medir la presión instántanea en el interior del cilindro con el propósito de medir su eficiencia. Este dispositivo es el que da nombre al «diagrama del indicador» y sus variables asociadas —presión indicada, trabajo indicado, rendimiento indicado, etc.— utilizadas para caracterizar los ciclos termodinámicos en el interior de las máquinas alternativas de émbolo sean de combustión externa como la máquina de vapor o de combustión interna como los modernos motores de explosión.
  • Inventó la unidad de potencia caballo de vapor.
  • Realizó sustanciales contribuciones en el diseño mecánico de órganos y en la teoría del sonido.
  • Inventó una máquina para dibujar en perspectiva, una máquina para el copiado de documentos y una tercer para la reproducción de estatuas al mismo tamaño o escaladas.
  • Proyecto y ejecución del canal Glasgow-Monkland. Las obras fueron abandonadas por falta de dinero y retomadas una década más tarde ya sin su concurso.
  • Propuso la hélice para la propulsión de barcos a vapor, solución que se impondría con posterioridad a la rueda de palas.

Reconocimientos

No para perpetuar un nombre, que perdurará
mientras las artes pacíficas florezcan, si no
para mostrar, que la humanidad ha aprendido
a honrar a quienes son dignos de su gratitud.
El Rey, sus ministros y muchos nobles y comunes
del reino, erigen éste monumento a James Watt
quien encauzando la fuerza de un genio original,
pronto ejercido en la investigación filosófica
para el perfeccionamiento de la máquina de
vapor multiplicó los recursos de este país,
aumentó el poder del hombre y se elevó hasta
un lugar prominente entre los más ilustres
seguidores de la ciencia y benefactores del mundo.


Epitafio de la estatua conmemorativa de
Westminster Abbey (Lord Brougham).

  • Siemens sugirió a la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia, en calidad de presidente, que la unidad de potencia sería apropiado llamarla «watt» (vatio) aceptándose la propuesta en 1889. En 1960 la 11.ª Conferencia General de Pesos y Medidas la adoptó como unidad de potencia del Sistema Internacional de Unidades.
  • En 1784 fue elegido miembro de la Royal Society de Edimburgo y el año siguiente de la de Londres.
  • En 1808 el Instituto de Francia le eligió miembro correspondiente y en 1814 le honró eligiéndole como uno de los ocho Asociados Extranjeros de la Academia de Ciencias francesa.
  • El gobierno le ofreció una baronía que rechazó cortesmente.
  • La Universidad de Glasgow le concedió el título honorario de Legum Doctor (doctorado en leyes) en 1806 y en 1901 abrió sus puertas el Laboratorio James Watt en el edificio que actualmente ocupan los departamentos de ingeniería mecánica y aeroespacial. La universidad Heriot-Watt de Edimburgo tomó su nombre de James Watt en 1852.
  • El Instituto de Ingenieros Mecánicos del Reino Unido otorga con carácter bianual la Medalla de Oro Internacional James Watt.
  • En el Reino Unido hay más de 50 calles que llevan su nombre.

Referencias

Artículos relacionados

Bibliografía

  • Andrew Carnegie, James Watt. Nueva York, Doubleday, Page & Company, 1905 [1].
  • Marshall, Thomas H. James Watt. Londres, 1925 [2].
  • Robert H. Thurston, A History of the Growth of the Steam-Engine. Nueva York, D. Appleton and Company, 1878 [3].
  • John Lord, Capital and Steam Power 1750-1800. Londres, 1923 [4].
  • Robert Hart, Reminiscences of James Watt. Glasgow, 1859 [5].

Otras fuentes de información

Notas