Juan Smeaton
Ingeniero británico

Juan Smeaton
Smeaton, con el faro de Eddystone al fondo
Nacido( 1724-06-08 )8 de junio de 1724
Austhorpe , West Riding de Yorkshire , Inglaterra
Fallecido28 de octubre de 1792 (28 de octubre de 1792)(68 años)
Austhorpe, West Riding de Yorkshire, Inglaterra
Lugar de descansoIglesia de Santa María , Whitkirk
OcupaciónIngeniero civil
PremiosMedalla Copley (1759)

John Smeaton FRS (8 de junio de 1724 - 28 de octubre de 1792) fue un ingeniero civil inglés responsable del diseño de puentes, canales , puertos y faros . [1] También fue un hábil ingeniero mecánico y un eminente físico . Smeaton fue el primer "ingeniero civil" autoproclamado, y a menudo se lo considera el "padre de la ingeniería civil ". [2] Fue pionero en el uso de cal hidráulica en el hormigón , utilizando guijarros y ladrillo en polvo como agregado. [3] Smeaton estaba asociado con la Sociedad Lunar .

Derecho y física

Smeaton nació en Austhorpe , Leeds , Inglaterra. Después de estudiar en la Leeds Grammar School, se unió al bufete de abogados de su padre, pero lo dejó para convertirse en fabricante de instrumentos matemáticos (trabajando con Henry Hindley ), desarrollando, entre otros instrumentos, un pirómetro para estudiar la expansión de los materiales. En 1750, sus instalaciones estaban en el Great Turnstile en Holborn. [4]

John Smeaton por George Romney , 1779 (detalle), National Portrait Gallery, Londres

Fue elegido miembro de la Royal Society en 1753 y en 1759 ganó la Medalla Copley por su investigación sobre la mecánica de las ruedas hidráulicas y los molinos de viento . [5] Su artículo de 1759 "An Experimental Enquiry Concerning the Natural Powers of Water and Wind to Turn Mills and Other Machines Dependent on Circular Motion" [6] abordó la relación entre la presión y la velocidad de los objetos que se mueven en el aire (Smeaton señaló que la tabla que lo hace fue en realidad aportada por "mi amigo el Sr. Rouse", "un ingenioso caballero de Harborough, Leicestershire" y calculada sobre la base de los experimentos de Rouse), y sus conceptos se desarrollaron posteriormente para idear el "Coeficiente de Smeaton". [7] Los experimentos de ruedas hidráulicas de Smeaton se llevaron a cabo en un modelo a pequeña escala con el que probó varias configuraciones durante un período de siete años. [8] El aumento resultante en la eficiencia de la energía hidráulica contribuyó a la Revolución Industrial . [ cita requerida ]

Durante el período 1759-1782 realizó una serie de experimentos y mediciones adicionales en ruedas hidráulicas que lo llevaron a apoyar y defender la teoría de la vis viva del alemán Gottfried Leibniz , una formulación temprana de la conservación de la energía . Esto lo llevó a entrar en conflicto con miembros del establishment académico que rechazaban la teoría de Leibniz, creyendo que era incompatible con la conservación del momento de Sir Isaac Newton . [ cita requerida ]

Coeficiente de Smeaton

En su artículo de 1759 "Una investigación experimental sobre los poderes naturales del agua y el viento para hacer girar molinos y otras máquinas que dependen del movimiento circular", Smeaton desarrolló los conceptos y datos que se convirtieron en la base del coeficiente de Smeaton , [9] la ecuación de sustentación utilizada por los hermanos Wright . Tiene la siguiente forma: [10]

yo = a V 2 A do yo {\displaystyle L=kV^{2}AC_{l}\,}

dónde:

yo {\estilo de visualización L} es el ascensor
a {\estilo de visualización k} es el coeficiente de Smeaton (ver nota a continuación)
V {\estilo de visualización V} es la velocidad
A {\estilo de visualización A} es el área en pies cuadrados
do yo {\displaystyle C_{l}} es el coeficiente de sustentación (la sustentación relativa al arrastre de una placa de la misma área)

Los hermanos Wright determinaron con túneles de viento que el valor del coeficiente de Smeaton de 0,005 [9] era incorrecto y debería haber sido 0,0033. [11] En el análisis moderno, el coeficiente de sustentación se normaliza por la presión dinámica en lugar del coeficiente de Smeaton.

Ingeniería civil

El faro de Smeaton

Smeaton es importante en la historia, el redescubrimiento y el desarrollo del cemento moderno , ya que identificó los requisitos de composición necesarios para obtener "hidraulicidad" en la cal; trabajo que finalmente condujo a la invención del cemento Portland . El cemento Portland condujo al resurgimiento del hormigón como material de construcción moderno, en gran parte debido a la influencia de Smeaton.

Recomendado por la Royal Society, Smeaton diseñó el tercer faro de Eddystone (1755-1759). [12] Fue pionero en el uso de " cal hidráulica " (un tipo de mortero que fragua bajo el agua) y desarrolló una técnica que implicaba bloques de granito ensamblados en cola de milano en la construcción del faro.

Busto de granito de Philip Chatfield en la Torre Smeaton de Plymouth

Su faro permaneció en uso hasta 1877, cuando la roca que se encontraba debajo de los cimientos de la estructura comenzó a erosionarse; fue desmantelado y parcialmente reconstruido en Plymouth Hoe , donde se lo conoce como la Torre de Smeaton . [13] En 2020, un busto de granito de Cornualles de Smeaton realizado por Philip Chatfield, encargado por The Box, Plymouth y financiado por Trinity House , se instaló en la cámara de la linterna de la torre antes de su reapertura. El busto se basa en uno de yeso donado por la Institución de Ingenieros Civiles en aproximadamente 1980, pero luego retirado por razones de seguridad. [14]

Sección transversal del faro de Eddystone que muestra el método de ensamblado a cola de milano
Puente de Perth , sobre el río Tay

Decidiendo que quería centrarse en el lucrativo campo de la ingeniería civil, comenzó una extensa serie de encargos, entre ellos:

El puerto represado de Charlestown, Cornualles

Se considera que Smeaton fue el primer testigo experto que compareció ante un tribunal inglés. Debido a su experiencia en ingeniería, fue llamado a testificar en el tribunal en un caso relacionado con la sedimentación del puerto de Wells-next-the-Sea en Norfolk en 1782. [19] También actuó como consultor en el desastroso New Harbour en Rye , que duró 63 años y fue diseñado para combatir la sedimentación del puerto de Winchelsea . El proyecto ahora se conoce informalmente como "Smeaton's Harbour", pero a pesar del nombre, su participación fue limitada y se produjo más de 30 años después de que comenzaran las obras del puerto. [20] Se cerró en 1839. [21]

Ingeniero mecánico

Empleando sus habilidades como ingeniero mecánico, ideó un motor hidráulico para el Real Jardín Botánico de Kew en 1761 y un molino de agua en Alston , Cumbria en 1767 (algunos le atribuyen la invención del eje de hierro fundido para las ruedas hidráulicas ). En 1782 construyó el molino de chimenea en Spital Tongues en Newcastle upon Tyne , el primer molino de 5 aspas en Gran Bretaña. También mejoró el motor atmosférico de Thomas Newcomen , erigiendo uno en la mina Chacewater, Wheal Busy , en Cornualles en 1775, que era altamente eficiente y el más poderoso en ese momento. [22]

En 1789, Smeaton aplicó una idea de Denis Papin , utilizando una bomba de fuerza para mantener la presión y el aire fresco dentro de una campana de buceo . [23] [24] Esta campana, construida para el proyecto del Puente Hexham , no estaba destinada a trabajos submarinos, pero en 1790 se actualizó el diseño para permitir su uso bajo el agua en el rompeolas del puerto de Ramsgate. [24] A Smeaton también se le atribuye la explicación de las diferencias fundamentales y los beneficios de las ruedas hidráulicas de pescante superior e inferior. Smeaton experimentó con la máquina de vapor Newcomen e hizo mejoras notables en la época en que James Watt estaba construyendo sus primeros motores ( a  finales de la década de 1770 ). [25]

Legado

Smeaton murió tras sufrir un derrame cerebral mientras paseaba por el jardín de su casa familiar en Austhorpe, y fue enterrado en la iglesia parroquial de Whitkirk , West Yorkshire. Sus hijas supervivientes erigieron un monumento en su honor y en el de su esposa, que se encuentra en el muro del presbiterio de la iglesia. [26] [27]

Debido al deterioro de la roca que se encontraba debajo del faro de Eddystone, la estructura necesitaba ser reemplazada. Cuando la sección superior del faro de Smeaton (que incluía la linterna, el almacén y la sala de estar y de vigilancia) estaba a punto de ser removida, se sugirió que una parte de ella fuera llevada a Whitkirk y colocada como un monumento en su honor. Desafortunadamente, el proyecto se consideró demasiado costoso, ya que se estimó que costaría alrededor de £1800. [28]

Es muy apreciado por otros ingenieros, ya que contribuyó a la Sociedad Lunar y fundó la Sociedad de Ingenieros Civiles en 1771. Acuñó el término ingenieros civiles para distinguirlos de los ingenieros militares graduados de la Real Academia Militar de Woolwich . [2] La Sociedad fue precursora de la Institución de Ingenieros Civiles , establecida en 1818, y pasó a llamarse Sociedad Smeatoniana de Ingenieros Civiles en 1830. Entre sus alumnos se encontraban el ingeniero de canales William Jessop y el arquitecto e ingeniero Benjamin Latrobe .

La constante pionera de proporcionalidad que describe la presión que varía inversamente al cuadrado de la velocidad cuando se aplica a objetos que se mueven en el aire se denominó coeficiente de Smeaton en su honor. [9] Basándose en sus conceptos y datos, fue utilizada por los hermanos Wright en su búsqueda del primer avión más pesado que el aire exitoso .

Entre 1860 y 1894, el diseño del reverso de la antigua moneda de un penique mostraba (detrás de Britannia ) una representación del faro Eddystone de Smeaton. [27]

Smeaton es uno de los seis ingenieros civiles representados en la vidriera de Stephenson , diseñada por William Wailes y presentada en la Abadía de Westminster en 1862. [29] Una piedra conmemorativa en memoria de Smeaton fue presentada en la Abadía el 7 de noviembre de 1994, por Noel Ordman, presidente de la Sociedad Smeatoniana de Ingenieros Civiles . [30] [31]

Señales en el viaducto John Smeaton

La Academia John Smeaton , una escuela secundaria en los suburbios de Leeds adyacente a la finca Pendas Fields cerca de Austhorpe, lleva su nombre. También se le conmemora en la Universidad de Plymouth , donde el Departamento de Matemáticas y Tecnología se encuentra en un edificio que lleva su nombre. Un viaducto en la etapa final de la carretera de circunvalación interior de Leeds , inaugurado en 2008, lleva su nombre.

Smeaton es mencionado en la canción " I Predict a Riot " (como símbolo de una época más digna y pacífica en la historia de Leeds; y en referencia a una escuela secundaria en la Leeds Grammar School, a la que asistió el cantante principal Ricky Wilson) de la banda de indie rock Kaiser Chiefs , que son nativos de Leeds.

Obras

  • Investigación experimental sobre los poderes naturales del viento y del agua para hacer girar molinos y otras máquinas según un movimiento circular. París: Louis Courcier. 1810.
  • Una narración del edificio y una descripción de la construcción del faro de Edystone con piedra . Londres: H. Hughs. 1791. [32]
  • Una relación de algunas mejoras de la brújula de los marineros, con el fin de hacer que la tarjeta y la aguja, propuestas por el doctor Knight, sean de uso general, por John Smeaton, fabricante de instrumentos filosóficos, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie I, vol 46 (1749), pág. 513-517
  • Carta del Sr. J. Smeaton al Sr. John Ellicott, FRS, sobre algunas mejoras realizadas por él mismo en la bomba de aire, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie I, vol. 47 (1751), págs. 415-428
  • Un motor para producir agua mediante fuego, que es una mejora de la construcción de Savery para que pueda funcionar por sí solo, inventado por el Sr. De Moura de Portugal, FRS Descrito por el Sr. J. Smeaton, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series, vol 47 (1751), pág. 436-438
  • Descripción de un nuevo aparejo o combinación de poleas, por el Sr. J. Smeaton, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie I, vol 47 (1751), págs. 494-497
  • Relato de algunos experimentos realizados con una máquina para medir el rumbo de un barco en el mar. Por el Sr. J. Smeaton, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie I, vol. 48 (1753), págs. 532-546
  • Descripción de un nuevo pirómetro, con una tabla de experimentos realizados con él. Por el Sr. J. Smeaton, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie I, vol. 48 (1753), págs. 598-613
  • Relato de los efectos de los rayos sobre el campanario y la iglesia de Lestwithiel, Cornualles; en una carta al Muy Honorable Conde de Macclesfield, Presidente de la Sociedad Real, por el Sr. John Smeaton, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie I, vol. 50 (1757), págs. 198-204
  • Observaciones sobre la diferencia de temperatura del aire en Edystone con respecto a la observada en Plymouth entre el 7 y el 14 de julio de 1757. Por el Sr. John Smeaton, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie I, vol. 50 (1757), págs. 488-490
  • Una investigación experimental sobre los poderes naturales del agua y el viento para hacer girar molinos y otras máquinas que dependen de un movimiento circular. Por el Sr. J. Smeaton, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie I, vol. 51 (1759), págs. 100-174
  • Discurso sobre la paralaje menstrual, que surge de la gravitación mutua de la Tierra y la Luna; su influencia en las observaciones del Sol y los planetas; con un método para observarlo: por J. Smeaton, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie I, vol 58 (1768), págs. 156-169
  • Descripción de un nuevo método de observación de los cuerpos celestes desde el meridiano: por J. Smeaton, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie I, vol 58 (1768), págs. 170-173
  • Observación de un eclipse solar el 4 de junio de 1769 en el observatorio de Austhorpe, cerca de Leeds, en el condado de York. Por J. Smeaton, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie I, vol. 59 (1769), págs. 286-288
  • Descripción de un nuevo higrómetro: por el Sr. John Smeaton, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie I, vol 61 (1771), págs. 198-211
  • Un examen experimental de la cantidad y proporción de la potencia mecánica necesaria para dar diferentes grados de velocidad a cuerpos pesados ​​a partir de un estado de reposo. Por el Sr. John Smeaton, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie I, vol. 66 (1776), págs. 450-475
  • Nuevos experimentos fundamentales sobre la colisión de cuerpos. Por el Sr. John Smeaton, FRS en una carta a Sir Joseph Banks, Bart. PRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie I, vol. 72 (1782), págs. 337-354
  • Observaciones sobre la graduación de los instrumentos astronómicos; con una explicación del método inventado por el difunto señor Henry Hindley, de York, relojero, para dividir círculos en cualquier número dado de partes. Por el señor John Smeaton, FRS; comunicado por Henry Cavendish, Esq. FRS y SA, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie I, vol 76 (1786), págs. 1-47
  • Relato de una observación de la ascensión recta y la declinación de Mercurio a partir del meridiano, cerca de su mayor elongación, en septiembre de 1786, realizada por el Sr. John Smeaton, FRS, con un micrómetro ecuatorial de su propia invención y fabricación; acompañado de una investigación de un método para tener en cuenta la refracción en ese tipo de observaciones; comunicado al reverendo Nevil Maskelyne, DDFRS y astrónomo real, y por él a la Royal Society, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie I, vol. 77 (1787), págs. 318-343
  • Descripción de una mejora en la aplicación del cuadrante de altitud a un globo celeste, para la resolución de problemas que dependen del acimut y la altitud. Por el Sr. John Smeaton, FRS; comunicado por el Sr. William Wales, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Serie I, vol. 79 (1789), págs. 1-6

Véase también

Lectura adicional

Referencias

  1. ^ Knowles, Eleanor. "Biografía del ingeniero: John Smeaton". Cronología de la ingeniería . Consultado el 31 de enero de 2017 .
  2. ^ ab Denny, Mark (2007). "Ingenium: cinco máquinas que cambiaron el mundo". pág. 34. JHU Press.
  3. ^ Gromicko, Nick y Shepard, Kenton. "La historia del hormigón". Asociación Internacional de Inspectores de Viviendas Certificados (InterNACHI) . Consultado el 8 de enero de 2013 .
  4. ^ Rich, Elihu, ed. (1866), Grandes hombres de Gran Bretaña , D. Appleton, pág. 276
  5. ^ Knowles, Eleanor. "Biografía del ingeniero: John Smeaton, ruedas hidráulicas y molinos". Cronologías de ingeniería . Consultado el 31 de enero de 2017 .
  6. ^ Smeaton, Sr. J. (1759). "Una investigación experimental sobre los poderes naturales del agua y el viento para hacer girar molinos y otras máquinas, dependiendo de un movimiento circular". Philosophical Transactions of the Royal Society . 51 : 100–174. doi : 10.1098/rstl.1759.0019 .
  7. ^ "Centenario del vuelo: coeficiente de Smeaton". centennialofflight.net . Consultado el 31 de mayo de 2010 .
  8. ^ Rosen, William (2012). La idea más poderosa del mundo: una historia de vapor, industria e invención . University of Chicago Press. pág. 127. ISBN 978-0226726342.
  9. ^ abc "Coeficiente de Smeaton". www.centennialofflight.net .
  10. ^ "Ecuación de sustentación de principios del siglo XX". Wright.nasa.gov. 25 de marzo de 2010. Archivado desde el original el 27 de mayo de 2010. Consultado el 31 de mayo de 2010 .
  11. ^ Dodson, M. G. (2005). "Un estudio aerodinámico histórico y aplicado del programa de pruebas en túnel de viento de los hermanos Wright y su aplicación al vuelo tripulado exitoso". Informe técnico de la Academia Naval de los Estados Unidos . USNA-334. Archivado desde el original el 14 de mayo de 2009. Consultado el 17 de marzo de 2009 .{{cite journal}}: CS1 maint: URL no apta ( enlace )
  12. ^ "Faro de Eddystone, subestructura de la Torre Smeaton". Cronología de la ingeniería . Consultado el 31 de enero de 2017 .
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  14. ^ Oldfield, Edward. "Hay una nueva cara de granito gigante que mira desde la Torre de Smeaton" . Consultado el 16 de mayo de 2024 .
  15. ^ "Biff Vernon: "El viaducto de Smeaton"". Biffvernon.freeserve.co.uk. Archivado desde el original el 21 de enero de 2010. Consultado el 31 de mayo de 2010 .
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  21. ^ "Smeaton's Harbour – Revista propia de Rye". ryesown.co.uk . Consultado el 8 de septiembre de 2018 .
  22. ^ Skempton, AW "Smeaton, John". Oxford Dictionary of National Biography (edición en línea). Oxford University Press. doi :10.1093/ref:odnb/25746. (Se requiere suscripción o membresía a una biblioteca pública del Reino Unido).
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  25. ^ John Smeaton - Cronología de la ingeniería Archivado el 7 de marzo de 2012 en Wayback Machine.
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  28. ^ Kirk, George E. (1935). Historia de la iglesia parroquial de Santa María, Whitkirk, Leeds . John Whitehead & Son. pág. 126.
  29. ^ "La Abadía de Westminster – Robert Stephenson" . Consultado el 26 de junio de 2015 .
  30. ^ "La Abadía de Westminster – John Smeaton" . Consultado el 26 de junio de 2015 .
  31. ^ "Honor civil". The Times . 7 de noviembre de 1994. pág. 16. ISSN  0140-0460.
  32. ^ "Una narración del edificio y una descripción de la construcción del faro de Edystone con piedra: | Libros | Colección RA | Real Academia de las Artes". www.royalacademy.org.uk . Consultado el 9 de octubre de 2022 .
  • Medios relacionados con John Smeaton en Wikimedia Commons
  • John Smeaton en Structurae
  • Detalles de la estructura: Molino de chimenea
  • Perfil de Smeaton en la BBC
  • John Smeaton: El museo en línea de la historia de la aviación
  • Maqueta de John Smeaton para la base del faro de Eddystone (blog "La vida secreta de los objetos" de los museos y galerías de Leeds)
  • John Smeaton Una narración del edificio y una descripción de la construcción del faro de Edystone (ediciones de 1791 y 1793) – Biblioteca Linda Hall
  • Haran, Brady . "El diseñador del faro" (vídeo) . YouTube . Brady Haran. Archivado desde el original el 11 de diciembre de 2021. Consultado el 20 de febrero de 2018 .
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