El joven James comenzó a estudiar matemáticas a los catorce años, sin mostrar cualidades extraordinarias, pero adquirió gran habilidad en el taller mecánico de su padre, tanto en herramientas, como en instrumentos de navegación.
A los 17 años quería ser fabricante de instrumentos matemáticos para lo que se trasladó a Glasgow a trabajar con un especialista y en 1755 a Londres, donde estudió por espacio de dos años. En el taller londinense de Morgan de Cornhill se perfeccionó en el trabajo de materiales y artificios del instrumental.
En 1757 instaló en la Universidad de Glasgow un taller para la fabricación, reparación y venta de instrumentos matemáticos. Además de arreglarlos, Watt llevó a cabo una serie de estudios teórico-prácticos sobre el vapor y su comportamiento en las rudimentarias máquinas que carecían entonces de aplicación útil. En esa época tuvo la oportunidad de conocer a muchos científicos y de entablar amistad con Joseph Black, quien contribuyó a cimentar su formación en física.
A lo largo de 25 años, Watt y Boulton colaboraron, introduciendo numerosas mejoras en la máquina de vapor, como la producción de movimiento rotatorio, el pistón de doble acción, el indicador de presión, y el control centrífugo automático de la velocidad de la máquina.
De esta forma consiguió un instrumento práctico, con una potencia capaz de mover maquinaria pesada, lo que trajo consigo el surgimiento de fábricas y una producción en masa. Fue el inicio de la Revolución Industrial.
Las aplicaciones prácticas de las máquinas de vapor fueron muy importantes en la minería, donde se utilizaron sobre todo como dispositivos de accionamiento de las bombas destinadas a evacuar el agua de las galerías profundas, aunque desde muy pronto también se emplearon como máquinas de elevación, transporte y extracción.
James Watt adaptó la máquina de vapor para impulsar los mecanismos industriales. En 1782 fabricaban máquinas de vapor para telares, fábricas de papel, molinos de harina, destilerías, canales, obras hidráulicas y talleres.
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