Charles Francis Brush fue un inventor estadounidense que contribuyó al desarrollo de la electricidad y la iluminación. Sus inventos incluyen la lámpara de arco, el generador y la turbina eólica. Repasemos su biografía, sus inventos y su influencia en la ciencia y la sociedad.
Biografía
Fecha y lugar de nacimiento
Charles Francis Brush nació el 17 de marzo de 1849 en Euclid, Ohio. Su padre era un granjero y su madre una maestra. Desde niño, mostró interés por la ciencia y la mecánica, y construyó sus propios aparatos eléctricos con materiales caseros.
Educación
Brush se graduó en la escuela secundaria a los 16 años y se matriculó en la Universidad de Michigan, donde estudió ingeniería civil y química. Se graduó en 1869 con honores y se trasladó a Cleveland, donde trabajó como químico para una empresa de hierro.
Logros profesionales
En 1876, Brush fundó su propia empresa, la Brush Electric Company, dedicada a la fabricación y venta de equipos eléctricos. Su producto más exitoso fue la lámpara de arco, que consistía en dos electrodos de carbono que producían una luz brillante al pasar una corriente eléctrica entre ellos. La lámpara de arco fue la primera forma de iluminación eléctrica comercial, y se utilizó para alumbrar calles, edificios públicos y fábricas.
Brush también inventó el generador, un dispositivo que convertía la energía mecánica en eléctrica. Su generador era más eficiente y potente que los existentes, y podía alimentar varias lámparas de arco a la vez. Además, Brush diseñó una turbina eólica que podía generar electricidad a partir del viento. Su turbina eólica tenía un diámetro de 17 metros y una altura de 18 metros, y se instaló en su mansión de Cleveland en 1888. Fue la primera turbina eólica conectada a una red eléctrica.
Influencia
Brush fue un pionero en el campo de la electricidad y la iluminación, y sus inventos tuvieron un gran impacto en el progreso científico y tecnológico. Sus lámparas de arco mejoraron las condiciones de vida y trabajo de millones de personas, y sus generadores y turbinas eólicas sentaron las bases para el desarrollo de las fuentes de energía renovables. Brush recibió numerosos reconocimientos por su labor, entre ellos la medalla Rumford de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias, la medalla Edison de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Eléctricos y el doctorado honoris causa por varias universidades.
Inventos
Lámpara de arco
La lámpara de arco fue el primer tipo de iluminación eléctrica que se comercializó. Consistía en dos electrodos de carbono que se colocaban a una distancia determinada y se conectaban a una fuente de corriente continua. Al pasar la corriente eléctrica entre los electrodos, se formaba un arco voltaico que emitía una luz blanca e intensa. La lámpara de arco tenía varias ventajas sobre las lámparas de gas o aceite: era más brillante, más segura, más duradera y más económica.
La lámpara de arco fue inventada por el físico inglés Humphry Davy a principios del siglo XIX, pero no fue hasta finales del mismo siglo cuando se perfeccionó y se extendió su uso gracias a los avances realizados por Brush y otros inventores como Thomas Edison o Nikola Tesla. Brush patentó su modelo de lámpara de arco en 1877, que incorporaba un mecanismo automático para regular la distancia entre los electrodos y evitar que se consumieran o se apagaran. Su lámpara podía funcionar durante unas 100 horas sin necesidad de reemplazar los electrodos.
La lámpara de arco tuvo una gran demanda tanto en Estados Unidos como en Europa, donde se instaló en calles, parques, puentes, monumentos, teatros, museos y otros lugares públicos. También se utilizó para iluminar fábricas, minas, estaciones de ferrocarril y barcos. La lámpara de arco fue la principal forma de iluminación eléctrica hasta la aparición de la lámpara incandescente, que ofrecía una luz más suave y uniforme.
Generador
El generador es un dispositivo que transforma la energía mecánica en eléctrica. Se basa en el principio de la inducción electromagnética, descubierto por el físico inglés Michael Faraday en 1831. Según este principio, cuando un conductor eléctrico se mueve en el seno de un campo magnético, se genera una corriente eléctrica en el conductor.
El generador consta de dos partes principales: el estator y el rotor. El estator es una parte fija que contiene un imán o un electroimán que crea un campo magnético. El rotor es una parte móvil que contiene un bobinado de alambre que gira dentro del campo magnético. Al girar el rotor, se induce una corriente eléctrica en el bobinado, que se transmite a través de unos contactos llamados escobillas.
El generador fue inventado por el físico francés Hippolyte Pixii en 1832, pero fue mejorado por varios científicos e ingenieros a lo largo del siglo XIX, entre ellos Brush. Brush patentó su modelo de generador en 1876, que era más potente y eficiente que los anteriores. Su generador podía producir una corriente continua de unos 12 voltios y 50 amperios, suficiente para alimentar unas 50 lámparas de arco. Su generador también tenía un sistema de conmutación que permitía invertir la polaridad de la corriente y evitar las chispas y los cortocircuitos.
El generador fue un invento clave para el desarrollo de la electricidad y la iluminación, ya que permitió aprovechar diversas fuentes de energía mecánica, como el vapor, el agua o el viento, para generar electricidad. El generador se utilizó para abastecer a las redes eléctricas urbanas e industriales, así como a los vehículos y las comunicaciones.
Turbina eólica
La turbina eólica es un dispositivo que aprovecha la energía del viento para generar electricidad. Se compone de unas aspas o palas que giran al ser impulsadas por el viento, y que están conectadas a un eje que transmite el movimiento a un generador eléctrico.
La turbina eólica es una forma de energía renovable, limpia y sostenible, que no emite gases contaminantes ni contribuye al calentamiento global. La turbina eólica también tiene la ventaja de ser adaptable a diferentes condiciones climáticas y geográficas, y de tener un bajo costo de mantenimiento.
La turbina eólica tiene su origen en los antiguos molinos de viento, que se usaban para moler grano o bombear agua. Sin embargo, no fue hasta finales del siglo XIX cuando se empezaron a construir las primeras turbinas eólicas con fines eléctricos. El precursor de este tipo de turbinas fue Brush, que diseñó y construyó su propia turbina eólica en 1888.
La turbina eólica de Brush tenía un diámetro de 17 metros y una altura de 18 metros, y estaba formada por 144 aspas metálicas. La turbina podía generar unos 12 kilovatios de potencia eléctrica, que se almacenaban en unas baterías ubicadas en el sótano de su mansión de Cleveland. La turbina eólica de Brush fue la primera en conectarse a una red eléctrica doméstica, y proporcionaba luz y calefacción a su casa.
La turbina eólica de Brush fue un hito en la historia de las energías renovables, y sirvió de inspiración para otros inventores y científicos que desarrollaron modelos más avanzados y eficientes. Hoy en día, las turbinas eólicas son una fuente importante de energía eléctrica en muchos países del mundo. La innovación en el diseño de turbinas eólicas ha sido fundamental para mejorar su eficiencia y reducir los costos de producción.
