James Watt y la "máquina de vapor".

James Watt.
Biografía.

Nacido en Greenock, Escocia, fue discípulo de Joseph Black en la Universidad de Glasgow; construyó y patentó en 1769, a partir de una máquina atmosférica deThomas Newcomen (1633-1729) y Savery de 1712, el primer motor a vapor con cámara de condensación externa de uso practico, iniciando su fabricación en 1772 en una sociedad con John Roebuck y luego en 1774 con Matthew Boulton, y siempre con cilindros verticales y movimiento alternativo para bombear agua. El primer uso fue desagotar minas inundadas, con lo que aumentó y se abarató la producción de carbón, mejorando la calidad de vida de toda la población, y luego para riego.

En 1781 desarrolló su segunda versión, de doble efecto; agregándose la corredera de apertura y cierre de válvulas en 1782, y la mejora del mecanismo biela-manivela para convertir movimiento rectilíneo alternativo en rotatorio en 1783, con lo que la máquina adquirió niveles de practicidad y confiabilidad que la hicieron servir de base motriz para máquinas textiles (Richard Arkwright) y otros dispositivos mas avanzados. La de Newcomen no había tenido difusión por tener muy bajo rendimiento.

El especial significado que tiene este desarrollo, es que nunca el hombre había contado con una máquina que le suministrara energía en forma confiable, sin recurrir a su propia fuerza ni a la de los animales. Hacia 1800 la máquina estacionaría a vapor ya era un producto comercial, y la firma Watt & Boulton tenía, por patentes y por su habilidad comercial, casi el monopolio en toda Europa.

El precio era fijado según la cantidad de caballos que podía reemplazar, de donde salió luego el término horsepower. El constante perfeccionamiento de estos motores, dio lugar a que en 1807 Robert Fulton y en 1814 George Stephenson presentaran los primeros barcos y locomotoras, iniciando la era de las máquinas a vapor móviles en barcos y ferrocarriles, dando lugar a los mayores emprendimientos comerciales del siglo XIX.

En 1882 se designa con el nombre de Watt a la unidad de potencia, equivalente a un Joule/seg o a una corriente de un Ampere pasando por una resistencia de un Ohm.  El kwatt = 1000 watt, también equivale a 102 kgm/seg = 1,36 CV = 1,34 HP

Finalmente, George Stephenson hizo practicable la locomoción a vapor por su Roeket, que alcanzó la excepcional velocidad de 31 millas por hora en la línea de Manchester a Liverpool (1830).

La máquina de vapor.

A menudo se desconoce que la tecnología del vapor tiene uno de sus inicios en España, en una fecha muy anterior al desarrollo de las máquinas inglesas. Ayanz En 1606 Jerónimo de Ayanz patenta y posiblemente ensaya sus máquinas en Valladolid, máquinas que además tienen ya una finalidad industrial.

El inventor español se adelanta así a Savery y a Newcomen, con su máquina para el desagüe de las minas. La máquina funciona de tal manera que el agua que se quiere elevar desde el interior de la mina es conducida a un depósito, que a su vez está conectado mediante una tubería a una caldera que produce vapor. Cuando se enciende la caldera y empieza a generar vapor, éste obliga al agua del depósito a elevarse, a través de otra tubería que comunica con el exterior, y que puede ser tan alta como lo permita la presión de la caldera. Con la instalación de un segundo depósito se consigue que la máquina bombee agua continuamente, ya que cuando el vapor está acabando de desalojar el agua de un de empezarse de nuevo el proceso. Nuestro autor había previsto utilizar sus ingenios para elevar el agua de los pozos en las casas y para obtener chorros decorativos en las fuentes de los jardines. Sus máquinas posiblemente se utilizaron en las minas de Guadalcanal, pero tras su muerte ninguno de sus herederos se interesó en explotar sus invenciones y los tempranos descubrimientos de Ayanz se perdieron en la apática sociedad del XVII español.

Savery y Newcomen: Habrá que esperar hasta 1698 para encontrar algo parecido a la patente de Ayanz de 1606. En este año, Thomas Savery, inventor inglés con espíritu industrial, patenta una máquina para sacar agua de las minas. Su invento fue conocida como «el amigo del minero» y se comercializó con bastante rapidez, a pesar de la relativa frecuencia con que reventaban las calderas y las tuberías. Su diseño era muy parecido al prototipo de Ayanz con sus dos depósitos, incorporando además un recipiente con agua fría, que servía para refrigerar el depósito, una vez vaciado por la acción del vapor, facilitando así la condensación del vapor y creando el vacío necesario para que el depósito volviera a llenarse con agua de la mina.

Thomas Newcomen se interesó por la mecanización de las bombas de extracción de las minas y, a pesar de ser contemporáneo de Savery, su trabajo se basó en un principio completamente diferente: no se trataba de utilizar la fuerza expansiva del vapor como elemento de empuje para desalojar el agua de las minas, sino de crear un vacío conseguido mediante la condensación del vapor. El vapor en este caso sólo es un agente intermediario, y la fuente de energía es la presión del aire.

Por este motivo la máquina de Newcomen se denomina «máquina de vapor atmosférica». El dispositivo de Newcomen constaba de un cilindro con un pistón conectado con una caldera en su parte inferior. El vapor obtenido por la caldera entraba en el cilindro haciendo subir el pistón. Una vez lleno el cilindro de vapor, se cerraba el grifo del vapor y se refrigeraba el cilindro con el agua fría de un depósito adyacente, haciendo que el vapor se condensase y creando el vacío en el cilindro, con lo cual el pistón bajaba bruscamente a causa de la presión atmosférica. El pistón con su movimiento ascendente y descendente permitía así el bombeo del agua.

James Watt El siguiente paso lo daría James Watt, estudiando un modelo de ma4uina de Newcomen. Observó que el vapor perdía calor al hacer que el cilindro se enfriara con agua y para evitarlo propuso condensar el vapor en un cilindro separado (un condensador), que colocaría junto al cilindro impulsor. Watt construyó un modelo de su máquina, que funcione perfectamente, y en 1769 obtuvo su patente. Entró en contacto con el industrialMatthew Boulton, que pensó en la aplicación que podría tener la nueva máquina en la industria; en 1775 ambos formaban una compañía, cuya factoría fue la primera en fabricar motores a escala industrial.