¿Quién fue el gran inventor que impulsó la Revolución Industrial?
Watt nació en Greenock, cerca de Glasgow, Escocia. Glasgow es el centro de la industria naval británica. El abuelo de Watt enseñaba matemáticas, su padre era arquitecto y constructor naval, y era tesorero y funcionario de la ciudad de Greenock. Le encanta aprender, es curioso e inteligente y ha aprendido mucho sobre la fabricación de máquinas desde la escuela primaria. Watt asistió a la Greenock Grammar School, pero la abandonó debido a una enfermedad. Mientras se recuperaba en casa, estudió mucho por su cuenta y leyó una gran cantidad de libros sobre astronomía, química y física. En 1753, su padre quebró en el negocio y Watt se vio obligado a ir a Glasgow para aprender un oficio. En ese momento aún no tenía 18 años. Dos años más tarde, fue trasladado a una relojería de Londres como aprendiz. Aquí Watt aprendió muchas habilidades en la fabricación de instrumentos y máquinas. Gracias a su diligente estudio y práctica, rápidamente aprendió a fabricar instrumentos complejos como cuadrantes, compases y teodolitos.
A los 20 años, Watt sufrió un severo reumatismo y tuvo que regresar a casa para recuperarse. Cuando mejoró su salud, quiso establecer una industria de reparación de instrumentos en Glasgow, pero todavía existía un gremio exclusivo. Como no había iniciado un aprendizaje, el gremio local no le permitió iniciar un negocio. Pero Dios no cierra una puerta, abre otra. Presentado por un amigo, trabajó como reparador de instrumentos en la Universidad de Glasgow. Aquí conoció al famoso químico profesor Joseph Blake y a su alumno el físico John Robinson. La universidad era una de las pocas instituciones de educación superior en el Reino Unido en ese momento y contaba con diversos instrumentos y equipos. Aquí estudió con entusiasmo la teoría científica y el conocimiento práctico. Para comprender las tendencias científicas y tecnológicas extranjeras, aprendió francés, italiano y alemán. Trabajó con científicos como Blake para mejorar los pluviómetros y los higrómetros. La teoría del calor latente de Blake tuvo una gran influencia en Watt, quien más tarde la utilizó en su máquina de vapor.
En el pasado, existía una historia popular de que Watt se inspiró para inventar la máquina de vapor cuando vio una tetera hirviendo en la estufa y el vapor hizo explotar la tapa. Esto es demasiado simplista. De hecho, la gente había reconocido el papel del vapor mucho antes que Watt. En el siglo XVII, debido al rápido desarrollo de las relaciones de producción capitalistas y la creciente demanda de electricidad, la exploración popular del uso de la energía de vapor logró algunos resultados prácticos. En 1629, un italiano llamado Blanc inventó una primitiva turbina de vapor. Usó vapor para empujar un impulsor, que movía una varilla de resorte. En 1698, el inglés Zaveri construyó una bomba de vapor que podía utilizarse para el drenaje de minas. En 1705, el herrero escocés Newcomen construyó la primera máquina de vapor de gran valor práctico, llamada prensa neumática, basada en el invento de Zaveri. En aquella época se utilizaba principalmente para el drenaje de minas. Después de 1721, fue adoptado por muchas minas de Gran Bretaña y se extendió a Europa continental.
65438+En la década de 1960 se inició la Revolución Industrial en Gran Bretaña debido a la invención de la máquina de hilar y a los avances tecnológicos en otros campos. La invención y aplicación de una serie de máquinas de trabajo requieren una máquina de energía universal que trascienda las fuerzas naturales. En esta época, debido a la invención y el uso de turbinas hidráulicas, relojes y otras maquinarias, la gente acumuló conocimientos sobre fabricación mecánica, transmisión mecánica y procesamiento de metales. El uso generalizado del coque en la industria de fundición de hierro ha logrado grandes avances en la tecnología de fundición de hierro y acero. El desarrollo de talleres artesanales ha cultivado un gran número de trabajadores calificados y ha preparado las condiciones técnicas para la invención de la máquina de vapor.
Watt trabajó duro para absorber los logros de sus predecesores y se dedicó al desarrollo de las máquinas de vapor. En 1761 y 1762, realizó muchos experimentos sobre la presión del vapor en la Universidad de Glasgow para estudiar la relación entre la densidad, la presión y la temperatura del vapor. Desde el invierno de 1763 hasta el invierno de 1764, fue responsable de la reparación del modelo de compresor atmosférico Newcomen. Observó repetidamente su funcionamiento y finalmente encontró la causa de la ineficiencia. La grúa pórtico de Newcombe crea un vacío condensando el gas caliente en el cilindro e impulsa la biela conectada al pistón para que se mueva bajo la acción de la presión atmosférica, generando así electricidad. El cilindro debe recalentarse después del enfriamiento, lo que genera una gran cantidad de desperdicio de energía térmica. Además, después de condensar el cilindro, la temperatura sigue siendo muy alta y el grado de vacío es muy bajo, lo que afecta la eficiencia de la máquina. Así que Watt se concentró en resolver este problema clave.
La investigación sobre una nueva máquina de vapor requería mucho tiempo y era costosa. Watt rápidamente agotó su fortuna y se endeudó profundamente. Ante la vacilación y la frustración, casi detuvo su trabajo de investigación. Para ganarse la vida y mantener a su familia, se vio obligado a convertirse en topógrafo e ingeniero, responsable de trazar el trazado del Canal de Caledonia. En ese momento, dos empresarios visionarios lo ayudaron. Eran John Roebuck y Matthew Boulton. En 1765, Watt conoció a Roebuck gracias a la presentación de Blake. Acababa de abrir una mina de carbón en Borrostones en la margen derecha del río Forth y necesitaba urgentemente una bomba de agua para el drenaje de la mina. Roebuck elogió el trabajo de investigación de Watt y estuvo dispuesto a proporcionar fondos para ayudarlo a completar el desarrollo de la máquina de vapor. Entonces los dos firmaron un contrato y Roebuck prometió pagar la deuda de Watt de 65,438+0,000 libras y ser responsable de proporcionar los fondos necesarios para completar el desarrollo y ponerlo en producción industrial. Watt prometió a Roebuck dos tercios de cualquier beneficio futuro que pudiera obtener. El apoyo de Roebuck permitió a Watt continuar desarrollando la máquina de vapor.
Después de una serie de experimentos, Watt inventó un condensador separado del cilindro e introdujo el vapor del cilindro en el condensador para enfriarlo. Trabajó duro para mejorar la precisión del mecanizado de cilindros y pistones y mejorar el sellado.
En la máquina de Newcomen, el vapor era sólo una fuerza auxiliar y en realidad trabajaba bajo presión atmosférica. El invento de Watt utilizó vapor para mover un pistón. Además, utilizó aceite lubricante para aumentar la flexibilidad del funcionamiento del pistón y añadió una capa de aislamiento térmico fuera del cilindro para mantenerlo a la temperatura de funcionamiento necesaria. Después de esta serie de mejoras, Watt construyó la primera máquina de vapor en 1769 y obtuvo una patente. La eficiencia de la máquina de vapor Watt es mucho mayor que la de la prensa atmosférica Newcomb. El consumo de carbón es sólo una cuarta parte del de la prensa atmosférica Newcomb, pero la eficiencia aumenta cinco veces. Sin embargo, la máquina inventada por Watt tenía un solo cilindro, que era muy imperfecto y propenso a fallar. Déjelo a un lado poco después de la instalación. Pronto, la mina de carbón de Roebuck detuvo su producción debido a la acumulación de agua. En 1733, Roebuck se declaró en quiebra. Las desgracias nunca llegan solas. La esposa de Watt murió este año. Bolton lo ayudó en este momento tan difícil.
Burton es propietario de un taller de carpintería artesanal en Soho, al norte de Birmingham, con una gran solidez financiera. Watt lo había conocido algunos años antes y visitó el taller del Soho en 1767. El negocio de Burton estaba en auge y necesitaba una máquina eléctrica ideal para equipar su taller. Roebuck tenía una deuda de 1.200 con Bolton, y este último se ofreció a perdonar la deuda de Roebuck siempre que Roebuck le transfiriera el contrato de sociedad con Watt. Así comenzó la colaboración entre Bolton y Watt. En mayo de 1774, Watt se mudó al Soho con su primera máquina de vapor. Inmediatamente se dedicó a mejorar su invento. Pronto la primera máquina de vapor volvió a funcionar con normalidad.
Watt y Boulton llevaron la máquina de vapor a la producción industrial sin dejar de mejorar su diseño. En ese momento, todavía había mucha inversión, poca producción y altos costos de desarrollo. Bolton invirtió las ganancias de su taller y las ganancias de la venta de la propiedad de su esposa en mejoras de la máquina de vapor. Watt también se benefició de los inventos de otros que mejoraron la máquina de vapor. Por ejemplo, la máquina perforadora inventada por John Wilkinson en 1775 contribuyó decisivamente a mejorar la precisión de los cilindros. Después de repetidos experimentos, Watt mejoró enormemente su diseño original e inventó la máquina de vapor compuesta en 1882. La máquina de vapor única anterior sólo podía realizar movimientos alternativos y tenía muchas similitudes con la máquina de Newcomen. Se utiliza principalmente para levantar agua y tiene un rango de aplicación limitado. Una máquina de vapor compuesta utiliza vapor para realizar trabajo, empujando alternativamente pistones de ambos lados y usando una excéntrica y una manivela para convertir el movimiento lineal en movimiento de rotación. También inventó el regulador de velocidad centrífugo para controlar automáticamente la velocidad de funcionamiento. Después de estas mejoras, la máquina de vapor de Watt no solo mejoró su eficiencia, sino que también se convirtió en una máquina de energía universal para todo uso que podía alimentar varias máquinas. Soho Works se equipó por primera vez con una nueva máquina de vapor para accionar sopladores, laminadores y martillos de vapor. La nueva máquina rápidamente ganó popularidad. Se utiliza para la molienda de harina en molinos harineros, la voladura en plantas siderúrgicas, la molienda de malta en cervecerías, la trituración de pedernal en plantas de cerámica y la trituración de caña de azúcar en ingenios azucareros. En 1785, Sher Cotton Mill en Nottingham instaló una máquina de vapor y se convirtió en la principal fuerza impulsora de la industria textil. La aplicación de las máquinas de vapor al transporte terrestre y acuático condujo a la invención de las turbinas de vapor y de los trenes. El transporte experimentó una profunda revolución y entró en la era de los barcos de vapor y los ferrocarriles.
La invención de Watt estaba protegida por patente, y Watt-Bolton Company se convirtió en el único fabricante que suministraba máquinas de vapor en ese momento, y las máquinas de vapor se convirtieron en el principal producto de la empresa. Entre 1775 y 1880, la empresa produjo 173 máquinas de vapor, de las cuales 93 para la industria textil, 52 para la industria minera y 28 para la industria metalúrgica. Antes de que comenzara el siglo XIX, Gran Bretaña había producido entre 1.200 y 1.330 máquinas de vapor, cada una con una potencia promedio de 15 a 16 caballos de fuerza. Este nuevo tipo de máquina eléctrica pronto se extendió a Europa continental, América del Norte y otras regiones.
En los primeros días de la fabricación de máquinas de vapor, era principalmente un modelo de producción artesanal. La velocidad de producción era lenta, la calidad de la máquina estaba determinada por el nivel de habilidad de los artesanos. el costo era elevado, lo que distaba mucho de satisfacer las necesidades de la sociedad. Para producir en masa máquinas de vapor se necesitaban máquinas de trabajo para forjar y cortar metales, lo que impulsó el desarrollo de la industria de fabricación de maquinaria.
La máquina de vapor de Watt proporcionó máquinas eléctricas eficientes y confiables para la industria fabril moderna que aprovechó la Revolución Industrial como una oportunidad. Libera a la industria de la dependencia de fuerzas naturales como la energía hidráulica y la energía eólica, de modo que la producción ya no se ve afectada por el cambio climático. Se pueden construir fábricas en áreas con buenas condiciones de suministro de materias primas, mercados y transporte, promoviendo así el desarrollo. ciudades. Debido a su proximidad a sectores industriales relevantes, instalaciones municipales completas y la conexión entre producción, suministro y comercialización, ha mejorado la eficiencia de la inversión industrial y promovido el desarrollo integral de todos los ámbitos de la vida. Por lo tanto, la invención de la máquina de vapor tiene un significado trascendental. Aceleró la culminación de la Revolución Industrial en Gran Bretaña y el proceso de revoluciones industriales en otras partes del mundo, y logró un salto sin precedentes en el desarrollo de la productividad. Por eso, el siglo XIX se llama la "Era de la máquina de vapor".
Watt no sólo inventó la máquina de vapor, sino también el hidrómetro y la fotocopiadora de cartas. Propuso utilizar hélices en lugar de ruedas de paletas para propulsar barcos por primera vez, y utilizó "caballos de fuerza" como unidad para calcular la potencia por primera vez.
Los destacados logros de Watt han sido muy elogiados y elogiados en el país y en el extranjero. Fue admitido como miembro de la famosa Birmingham Crescent Society, fue elegido miembro de la Royal Society en 1785, obtuvo un doctorado en derecho de la Universidad de Glasgow en 1806 y fue admitido como miembro extranjero de la Academia Francesa. de Ciencias en 1814. Watt murió en 1819 y fue enterrado en la Abadía de Westminster. Para conmemorarlo, las generaciones posteriores utilizaron su nombre "Watt" como unidad de medida para su trabajo. El nombre de Watt siempre quedará registrado en la historia de los inventores de fama mundial.