Warning: **###***^^^^^Session server full or temporary disconnection, please retry again later...^^^^^***###** in /ud121/services/laboreal/site/api/startup_api.ud121 on line 117 What is watt? Historia de una medida - Volumen 14 :: No.1 :: 2018 - Laboreal_Una plataforma virtual sobre el trabajo real
Artículo incluido en la edición Volumen 14 :: No.1 :: 2018

El Diccionario

What is watt? Historia de una medida

François Vatin1
(1) Université de Paris-Nanterre
Laboratoire "Institutions et dynamiques historiques de l´économie et de la société" (IDHES-CNRS)
Maison "Max Weber"

Université de Paris-Nanterre

200 avenue de la République
92000 Nanterre

vatin@parisnanterre.fr

Desde Watt hasta watts

Con letra mayúscula, se trata de James Watt (1736-1819), ingeniero británico cuyo nombre está vinculado al desarrollo de la máquina de vapor. En los años 1760, mejoró la máquina de Newcomen y, en 1774, para producir estas máquinas, creó una empresa cerca de Birmingham, que pronto se convirtió en una referencia en toda Europa. Con letra minúscula, el watt (vatio) es una unidad de potencia que aparece en la década de 1880 en Francia como en Gran Bretaña en el contexto del desarrollo de los motores eléctricos. Si bien el término de watt se refiere por supuesto a James Watt, la conexión entre los dos no es tan obvia, puesto que la medida en watt viene tardíamente y aparece en el contexto tecnológico de la «segunda» revolución industrial mientras que James Watt permaneció como un símbolo de la primera revolución. 

Para entender la génesis de la denominación de watt, debemos pasar por una expresión que aparece en los años 1850: el “caballo de Watt”. James Watt midió la capacidad de sus máquinas en «fuerza de caballo» («power of the horse»), lo que es el origen del «caballo de vapor» (horsepower). La lógica de tal medida es comercial. Se trata de evaluar la máquina por la cantidad de caballos que puede reemplazar. Los ingenieros del siglo XIX no fueron los primeros en razonar de esta manera. Ya en 1699, para convencer a sus colegas académicos, Guillaume Amontons había buscado evaluar la potencia de la «máquina de fuego» que sometía a su juicio, calculando la cantidad de hombres o caballos que podía reemplazar.  Esto lo llevará a realizar el primer estudio ergonómico del trabajo industrial, el trabajo de los pulidores de espejo de la entonces joven compañía de Saint-Gobain. Midió su actividad como el producto de una fuerza (ejercida sobre la herramienta de pulir) por la velocidad del movimiento del pulidor, lo que corresponde a una potencia [1].

Convencionalmente, en Francia, el valor del caballo de vapor se estableció a principios de la década de 1830 en 75 kilográmetros por segundo, lo que significa que un caballo tendría la capacidad muscular de elevar un peso de 75 kilogramos a un metro por segundo. Esta medida de conveniencia no fue sin causar cierta vacilación denunciada por el Capitán (y futuro Almirante) Siméon Bourgeois, en 1854, en un informe al Ministro de la Marina, Théodore Ducos: « En realidad, el caballo de vapor ya no tiene hoy un valor definido, y se establece entre las expresiones de caballo nominal, caballo de Watt, caballo efectivo, etc., una deplorable confusión… » [2].

El watt corresponde, en el sistema internacional de mediciones físicas contemporáneas (sistema MKSA para significar Metro, Kilogramo, Segundo, Amperio) a 1 Joule por segundo. El Joule, unidad moderna estándar de energía, es en sí mismo equivalente a 0,102 kilográmetros. Un «caballo de Watt» (una potencia de 75 kilográmetros por segundo) representa entonces aproximadamente 736 watts. Al pasar del caballo de Watt al watt, hemos pasado de une medida convencional de la potencia equina, inventada en el siglo XIX, cuyo espíritu es parte de las antiguas medidas estudiadas por Wittold Kula [3], al rigor desencarnado del sistema métrico extendido de la Física contemporánea.

2. Del trabajo a la potencia

Más allá de estas cuestiones metrológicas, la emergencia del watt como medida de referencia en el campo de la industria eléctrica a fines del siglo XIX refleja la inversión entre los conceptos de trabajo y potencia.

Al inicio del siglo XIX, el «trabajo de una fuerza» se definía como un peso elevado a una altura determinada. La acción de cualquier máquina se puede efectivamente reducir a la acción de elevación de un peso, siempre que se integran los engranajes necesarios. Así, esta acción proporcionaba la magnitud básica de la física desde Galileo y Newton ya que consistía en la magnitud necesaria para oponerse a la fuerza de gravedad. Cualquier «trabajo» realizado por una máquina podía entonces medirse como el producto de una fuerza por el desplazamiento de su punto de aplicación, como lo era en la elevación vertical de un peso. Esta magnitud fue llamada «trabajo» porque se pensaba que era equivalente al «trabajo» realizado por hombres o bestias de carga [4]. A fines del siglo XVIII, Charles Augustin Coulomb buscó medir de esta forma la «cantidad de acción que los hombres pueden producir según la forma en que usan sus fuerzas». Tomó como ejemplo básico la elevación de una carga en una escalera. En la misma época, Edmé Reignier inventó el «dinamómetro», instrumento que mide la fuerza instantánea en una configuración de tensión. Por lo tanto, se podía calcular fácilmente el trabajo realizado por los animales de carga instalando un dinamómetro en el animal y en la carga.

El concepto de potencia viene del concepto de trabajo. Corresponde a la cantidad de trabajo realizado en un tiempo dado. En 1826, el ingeniero Charles Dupin propuso llamar a esta medida la «diname», expresión que no ha permanecido. Al igual que los hombres y los animales, las máquinas desarrollan trabajo. Pero ocurre un quiebre en el diseño de la máquina a principios del siglo XIX. Hasta entonces, este término designaba una herramienta de transformación del movimiento mecánico, como un molino, puesto en acción por el viento o el agua para generar un movimiento preciso y regulado (por ejemplo, molienda de granos). Las máquinas podían así distinguirse de los "motores" que están en el origen de este movimiento, y entre estos dos tipos: motores "inanimados" (viento, agua) y "animados" (hombres y animales). El origen de la fuerza animal quedaba misterioso, aunque, muy juiciosamente, Lavoisier la concibe, desde 1789, como una forma de combustión.  

La difusión de la «máquina de vapor», en gran medida iniciada por James Watt y su socio Matthew Boulton, altera estas representaciones. De hecho, se trata de una máquina «motriz», que produce movimiento a partir de la combustión de carbón. Esta innovación tecnológica ha dado origen a una revolución científica en los años 1840: la invención de la termodinámica. En efecto, se entenderá que se puede considerar el calor y el trabajo como dos formas de una misma magnitud física: la energía. Luego, se intentará medir, de acuerdo con las intuiciones de Antoine Lavoisier, la «equivalencia mecánica del calor». Desde entonces, las formas de energía reconocidas por los físicos continuarán expandiéndose: la energía electro-magnética, la energía contenida en los enlaces químicos (resaltada por Marcellin Berthelot en la década de 1880 que permitirá el desarrollo, a finales de siglo, de la bioenergética, que alimentará el movimiento de las ciencias del trabajo [5]), más tarde la energía atómica...

Al pasar desde el trabajo mecánico a la energía, se pasa desde una fuerza «en acción» (movimiento mecánico) a una fuerza en potencia. Ya en 1834, Adhémar Barré de Saint-Venant, escribió que el concepto de « trabajo mecánico » debía complementarse con el concepto de « capital mecánico » [6]. La metáfora económica dando el concepto de trabajo definido por el ingeniero Claude-Louis Navier en 1829 como «moneda mecánica” no dejaba de existir. Al contrario, se intensificaba. En un movimiento que no podía dejar de evocar el pensamiento de Karl Marx, pasamos de una teoría del intercambio a una teoría del capital. No es extraño entonces que el concepto de “potencia” tenga prioridad sobre el de trabajo. En la enseñanza básica de la Física, la «potencia» del trabajo ha sido el resultado de deducción por largo tiempo. Hoy, deducimos el “trabajo” de la “potencia”. Le lenguaje común ha retenido el kilowatt (kilovatios) del cual se deduce el kilowatt-hora (potencia multiplicada por un tiempo) para medir su consumo eléctrico. Esta es una energía cuyas dimensiones físicas son iguales que las del trabajo. Asimismo, los kilowatt-hora (kilovatios-hora) pueden medirse en kilográmetros (el kilovatios-hora equivale a 3600 kilo Joule o sea 367 200 kilográmetros).

La evolución de las denominaciones físicas atestigua aquellas, combinadas de la ciencia y del mundo social, que la incorpora. Desde la fuerza bruta de hombres y animales que evoca la noción de kilográmetros, hemos pasado a la potencia etérea de un misterioso corriente eléctrico. El laborioso caballo de Watt fue reemplazado por un ser mítico, el kilowatt-hora (kilovatio hora) del cual quizás los más ancianos en Francia  recuerdan los gritos desgarradores que emitía cuando los consumidores inconsecuentes y despiadados “lo(s) arrojaba(n) por la ventana» [7].

Notas

[1] La potencia mecánica es un trabajo dividido por un tiempo. El trabajo es el producto de una fuerza por una distancia. Suponiendo la velocidad constante, la potencia puede definirse como el producto de una fuerza por una velocidad, que es una distancia dividida por un tiempo.

[2] Bourgeois, S. (1854). Rapport à son excellence M. Ducos sur la navigation commerciale. Paris.

[3] Kula, W. (1970). Des mesures et des hommes. Paris: Maison des sciences de l’homme (édition originale polonaise, 1970).

[4] Ver Vatin, F. (1993). Le travail. Economie et physique (1780-1830). Paris: PUF. Tradução parcial em português: ABCM (Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas) (2017). O Trabalho. Economia e Física, vol. 20, n° 2, p. 25-39. Tradução completa no prelo: Vatin, F. (2018). As medidas do trabalho: física e economia. Campinas: Mercado de Letras.

[5] Ver Vatin, F. (1999). Le travail, sciences et société. Bruxelles: Éditions de l’Université de Bruxelles. Tradução portuguesa: Vatin, F. (2002). Epistemologia e Sociologia do Trabalho. Lisboa: Instituto Piaget. Tradução espanhola: Vatin, F. (2004). Trabajo, Ciencias y sociedad. Ensayos de sociologia y epistemologia del trabajo.  Buenos-Aires et Mexico: Lumen Humanitas.

[6] Saint-Venant, B. (1834). Mémoire sur les théorèmes de la mécanique générale (présenté le 14 avril 1834). Académie des sciences, Archives de l’Ecole Polytechnique, Fonds Saint-Venant, carton n° 19.

[7] "No arrojen sus horas de kilovatios por las ventanas" era un lema de la propaganda del gobierno francés pal público a moderar su consumo en el contexto de la crisis del petróleo de finales de los años setenta.