James Watt: quién fue, biografía, inventos y aportes
¿Quién fue James Watt?
James Watt (1736-1819) fue un reconocido ingeniero e inventor escocés cuyas mejoras al motor a vapor fueron fundamentales para su expansión y, en consecuencia, hicieron posible la primera Revolución industrial, lo cual implicó grandes cambios en la sociedad del momento.
Cuando se habla de este inventor se suele contar la historia de un Watt fascinado al ver un caldero hirviente; específicamente, observando la fuerza que el vapor ejercía sobre la tapa. Las versiones varían: en algunas Watt es joven y en otras es mayor. El objeto observado también cambia de dueño, siendo atribuido a la madre y otras veces a su tía.
Lo que sí es cierto es que esta sencilla historia simboliza la fascinación que llevó a James Watt a convertirse en uno de los hombres más influyentes de su tiempo.
En su honor, existen varios lugares con su nombre. Entre estos se encuentran la Biblioteca Watt, ubicada en Greenock; la Universidad James Watt, también ubicada en su ciudad natal; la Universidad Heriot-Watt, radicada en Edimburgo; y algunas facultades de ciencias a lo largo del Reino Unido.
Biografía de James Watt
Nacimiento y primeros años
James Watt nació el 19 de enero de 1736 en la ciudad de Greenock, Escocia. Hijo de un exitoso comerciante y fabricante de naves, Watts fue un niño cuya salud fue muy frágil.
De la escuela primaria solo aprendió geometría, latín y griego, pues fue educado en casa por sus padres. Fue allí donde su madre le enseñó a escribir y leer, así como también donde conoció la aritmética.
Watt pasaba la mayor parte de su tiempo en el taller de su padre. Allí contó con herramientas y una forja, con las que aprendió a mejorar y reforzar los barcos de su padre. Fue él quien enseñó a James a fabricar instrumentos y artefactos de madera y metal.
El joven Watt pronto aprendió el oficio de la carpintería con un juego que su padre le obsequió: con este deshacía, modificaba y convertía sus juguetes en nuevas cosas.
La madre de James murió cuando este tenía tan solo diecisiete años; poco tiempo después, el negocio de su padre decayó. Estos acontecimientos motivaron a James a buscar mejores oportunidades en nuevos lugares.
En 1755 Watt se estableció en Londres, capital de Inglaterra, para ejercer como aprendiz en un taller de instrumentos matemáticos. En ese tiempo aprendió a fabricar instrumentos relacionados con la navegación. El joven Watt decidió regresar a Escocia un año después, dado que vio en Londres un ambiente incómodo y desagradable.
Regreso a Glasgow
James Watt quiso establecerse en Glasgow, la capital escocesa, como fabricante de instrumentos. Sin embargo, el gremio de herreros de Glasgow le restringió la posibilidad de comerciar sus instrumentos.
Los herreros adujeron que debía ser aprendiz por un mínimo de siete años antes de comerciar sus herramientas.
Este incidente condujo a Watt a la Universidad de Glasgow en 1756. Su primer encargo fue reparar un cargamento de instrumentos astronómicos pertenecientes a Alexander Macfarlane, un mercader escocés radicado en Jamaica.
Parte de estos artefactos fueron luego instalados en el observatorio de dicha casa de estudios. Fue en la Universidad de Glasgow donde Watt conoció a un gran número de científicos.
Entre ellos se encuentra Joseph Black, padre de la química moderna y del estudio del calor, con quien entabló una relación fundamental para el desarrollo de la máquina de vapor.
En 1759 Watt conoció a James Craig, arquitecto y hombre de negocios. Los dos formaron una relación comercial: durante seis años Watt fabricó cuadrantes, microscopios y otros instrumentos ópticos en un pequeño taller en Trongate.
En 1763 se convirtió en accionista de la alfarería Delftfield Pottery Co. Watt también trabajó como ingeniero civil, llevando a cabo diversas inspecciones y la construcción de los canales de Forth y Clyde y Caledonian.
Watt contrajo matrimonio con su prima Margaret Miller en 1764, con quien tuvo cinco hijos. De estos, solo dos vivieron hasta la adultez: James Jr. y Margaret. Ocho años después, Watt quedó viudo.
Boulton & Watt: inicio de una revolución
Watt pasó los siguientes años de su vida mejorando el diseño de la máquina de vapor antes de mudarse a Birmingham en 1774.
Allí se asoció con Matthew Boulton, magnate industrialista y dueño de la fundición Soho. Al ser un hombre receloso, Watt no era habilidoso en los negocios. Sin embargo, su amistad con Boulton le permitió dar a conocer su máquina y enriquecerse.
Un año después la fundición recibió dos órdenes para construir la máquina de vapor de Watt. En 1776 las máquinas fueron instaladas; su éxito se difundió y la fundición siguió recibiendo órdenes de fabricación. En 1777 Watt contrajo matrimonio con Ann MacGregor, hija de un fabricante de tintas; de este segundo matrimonio nacieron Gregory, Janet y Ann.
La sociedad con Boulton llevó a Watt a mejorar su máquina de vapor hasta convertirla en cinco veces más eficiente que la de Newcomen. Pronto su invención fue utilizada en minas, fábricas, molinos, fundiciones y textilerías. A partir de este momento, la Revolución industrial empieza a tomar forma y expandirse por el mundo.
Últimos años
Las mejoras a la máquina de vapor convirtieron a James Watt en un hombre rico: pudo retirarse en 1800, comprar casas de campo en Escocia, viajar con su esposa a Francia y Alemania, y participar en sociedades dedicadas a las ciencias y a las artes.
Los aportes de Watt fueron ampliamente reconocidos durante su vida: fue miembro de la Real Sociedad de Londres y también de la de Edimburgo. La Universidad de Glasgow le concedió el título de doctor en Leyes en 1806, la Academia Francesa de las Ciencias lo nombró socio en 1814 y también se le ofreció el título de barón, pero Watt lo rechazó.
La invención ocupó un lugar central en la vida de James Watt. Tras retirarse, ideó nuevos instrumentos en un pequeño taller hasta que murió el 19 de agosto de 1819. Sus aportes permitieron a Gran Bretaña convertirse en la primera sociedad industrializada del mundo.
Inventos de James Watt
Desde su relación con James Craig, Watt se interesó por el diseño de las máquinas de vapor y no fue hasta 1763 cuando tuvo la oportunidad de estudiarlas: el profesor de filosofía natural John Anderson le encargó a Watt la reparación de una máquina de vapor diseñada por Thomas Newcomen en 1711.
Watt pudo reparar la máquina, pero esta siempre se dañaba después de un uso prolongado. A Watt le tomó varias pruebas descubrir que el error fundamental de la máquina de Newcomen radicaba en su diseño y no en sus componentes.
Fallo de la máquina
La máquina de Newcomen tenía el siguiente error: el vapor era condensado en el mismo cilindro en el cual también debía expandirse para mover el pistón. Watt calculó que el desperdicio de energía era de un 80% por cada ciclo, pues se debía esperar mucho para que el vapor volviera a calentarse para empujar el pistón.
Dos años después, Watt dio con la solución al problema mientras caminaba por el parque de Glasgow Green: un cilindro separado que sirviese como condensador. Esto ahorraría más combustible y mejoraría la eficiencia de la máquina de vapor.
La solución de Watt permitió que el pistón mantuviese el calor, mientras el vapor se condensaba en un cilindro distinto; este condensador evitó las grandes cantidades de calor perdido al calentar y enfriar el pistón repetidamente. Watt pudo fabricar el primer modelo totalmente funcional en 1765.
Durante este período, uno de sus mayores financistas fue Joseph Black. Él también le presentó a John Roebuck, encargado de la famosa Fundición Carron. Roebuck y Watt trabajaron juntos a lo largo de cuatro años, hasta que problemas financieros forzaron a Roebuck a paralizar la fundición en 1773.
Poco tiempo después, Watt conoció a Matthew Boulton y la relación comercial que entablaron le permitió dedicarse completamente a su invención. En la fábrica de Boulton pudo realizar diversas versiones de su máquina de vapor.
Tiempo de mejoras
Las máquinas de Watt fueron utilizadas ampliamente y su fama se expandió a lo largo del Reino Unido. Sin embargo, los mayores avances en la máquina de vapor fueron hechos entre 1781 y 1788. Las modificaciones que Watt realizó permitieron que la máquina utilizara el vapor con mayor eficiencia.
Entre las mejoras realizadas se encuentran el uso de un pistón de doble acción, el reemplazo de la conexión entre la cadena y el cilindro por tres varas rígidas, y la creación de otro artefacto mecánico que modificó el movimiento recíproco (arriba y abajo) del cilindro a un desplazamiento circular, con posibilidades de regular la velocidad.
Esta nueva máquina sustituyó el uso del animal como fuerza, así que Watt decidió que su máquina debía ser medida en términos de cuántos caballos reemplazaba.
El científico escocés concluyó que el valor de “un caballo de fuerza” es equivalente a la energía necesitada para elevar verticalmente un peso de 75 kg-fuerza a la velocidad de 1 m/s. Esta medida se utiliza aún en nuestros días.
Experimentos químicos
Desde una temprana edad, Watt se vio fascinado por la química. A finales de 1786 el inventor escocés se encontraba en París cuando presenció un experimento del conde y químico francés Berthollet. El experimento mostraba la creación del cloro a través de la reacción del ácido hidroclorhídrico con el dióxido de manganeso.
Berthollet halló que una solución acuosa compuesta por cloro era capaz de blanquear textiles. Pronto publicó su descubrimiento, lo cual atrajo la atención de rivales potenciales.
Al volver a Gran Bretaña, Watt comenzó a experimentar siguiendo los hallazgos de Berthollet, con la esperanza de encontrar un proceso que resultara provechoso económicamente.
Watt descubrió que la mezcla de sal, dióxido de manganeso y ácido sulfúrico era capaz de producir cloro. Luego pasó el cloro a una solución alcalina y obtuvo un líquido turbio que era capaz de blanquear tejidos.
Pronto comunicó sus hallazgos a su esposa Ann y a James MacGregor, su suegro, quien era fabricante de tintes. Al ser una persona muy reservada con su trabajo, Watt no reveló su descubrimiento a nadie más.
Junto con MacGregor y su esposa, Watt empezó a desarrollar el proceso. En 1788 Watt y su suegro fueron capaces de blanquear 1.370 metros de tela.
Descubrimiento de Berthollet
Paralelamente, Berthollet descubrió el mismo proceso de la sal y el ácido sulfúrico. A diferencia de Watt, el conde Berthollet decidió convertirlo en conocimiento público al revelar su descubrimiento.
Pronto muchos científicos comenzaron a experimentar con el proceso. Al convertirse en una competencia tan acelerada, James Watt decidió abandonar sus esfuerzos en el campo de la química.
Más de diez años después, en 1799, Charles Tennant patentó un nuevo proceso para producir un polvo blanqueador cuyo éxito comercial fue rotundo.
Otros inventos
Watt siguió ideando nuevos artefactos después de retirarse de los negocios. Uno de estos fue una imprenta especial para copiar letras. Esto le evitaba la tarea de escribir varias veces una carta, lo cual era habitual para un hombre de negocios.
La imprenta de Watt funcionaba al escribir la carta original con una tinta específica; luego, las copias se realizaban al colocar una lámina de papel sobre la carta escrita y presionar las dos juntas. También construyó máquinas para reproducir bustos y esculturas.
Aportes de James Watt
Las contribuciones que Watt realizó al campo de la ciencia transformaron el panorama mundial al dar inicio a la primera Revolución industrial. Gracias a la máquina de vapor se produjeron grandes transformaciones económicas y sociales; la productividad de las fábricas aumentó considerablemente gracias a la máquina de vapor que Watt diseñó.
Debido a sus contribuciones a la ciencia, el sistema internacional de unidades bautizó con el nombre watt —o vatio— a la unidad de poder equivalente a un joule de trabajo por segundo.
El impacto que generó la máquina de Watt en el mundo llevó a los científicos a considerar una nueva época geológica: el Antropoceno. 1784, año en el cual Watt incorporó las mejoras más importantes a su máquina, sirve como punto de partida a esta época definida por la alteración de los humanos sobre la superficie terrestre, la atmósfera y los océanos.
Referencias
- Boldrin, M. y Levine, M. “James Watt: Monopolist” (Enero 2009) en Instituto Mises. Recuperado de Instituto Mises: mises.org
- “James Watt” (2010) en Undiscovered Scottland. Recuperado de Undiscovered Scotland: undiscoveredscotland.co.uk
- “James Watt “(2009) en BBC. Recuperado de BBC History: bbc.co.uk
- Pettinger, Tejvan. “Biography of James Watt” (2010) en Biography Online. Recuperado de Biography Online: biographyonline.net
- Kingsford, P. “James Watt” (2018) en Britannica. Recuperado de Enciclopedia Britannica: britannica.com