Sir William Fairbairn, primer baronet de Ardwick Bt FRS (19 de febrero de 1789 - 18 de agosto de 1874) fue un ingeniero civil , ingeniero estructural y constructor naval escocés . En 1854 sucedió a George Stephenson y Robert Stephenson y se convirtió en el tercer presidente de la Institución de Ingenieros Mecánicos . [2]
Fairbairn nació en Kelso , hijo de un granjero local . Desde muy joven mostró aptitudes mecánicas y trabajó como aprendiz de mecánico de molinos en Newcastle upon Tyne, donde se hizo amigo del joven George Stephenson . Se mudó a Manchester en 1813 para trabajar para Adam Parkinson y Thomas Hewes . En 1817, lanzó su negocio de maquinaria para molinos con James Lillie como Fairbairn and Lillie Engine Makers .
Fairbairn fue un estudiante de por vida y se unió a la Institución de Ingenieros Civiles en 1830. En las décadas de 1820 y 1830, él y Eaton Hodgkinson llevaron a cabo una búsqueda de una sección transversal óptima para vigas de hierro . Diseñaron, por ejemplo, el puente sobre Water Street para el Ferrocarril de Liverpool y Manchester , que se inauguró en 1830. En la década de 1840, cuando Robert Stephenson , el hijo de su joven amigo George, estaba tratando de desarrollar una forma de cruzar el estrecho de Menai , contrató a Fairbairn y Hodgkinson como consultores. Fue Fairbairn quien concibió la idea de un tubo rectangular o viga cajón para salvar la gran brecha entre Anglesey y el norte de Gales . Realizó muchas pruebas en prototipos en su astillero de Millwall y en el sitio del puente, mostrando cómo se debía construir un tubo de este tipo. El diseño se utilizó por primera vez en un tramo más corto en Conway , y seguido por el Puente Britannia mucho más grande . El puente tubular resultó ser un concepto demasiado costoso para su uso generalizado debido a la gran masa y al coste del hierro forjado necesario. El propio Fairbairn desarrolló puentes de hierro forjado que utilizaban algunas de las ideas que había desarrollado en el puente tubular.
Cuando la industria del algodón entró en recesión , Fairbairn se diversificó y se dedicó a la fabricación de calderas para locomotoras y a la construcción naval . Considerando que el barco era una viga tubular flotante, criticó las normas de diseño vigentes dictadas por Lloyd's de Londres .
Fairbairn y Lillie construyeron el barco de vapor de hierro Lord Dundas en Manchester en 1830. Las dificultades que se encontraron en la construcción de barcos de hierro en una ciudad del interior como Manchester llevaron al traslado de esta rama de la empresa a Millwall , Londres en 1834-35. Aquí Fairbairn construyó más de ochenta barcos, incluido el Pottinger de 1.250 toneladas, para la Peninsular and Oriental Company ; el HMS Megaera y otros barcos para el gobierno británico, y muchos otros, introduciendo la construcción de barcos de hierro en el río Támesis . En 1848 se retiró de esta rama de su negocio. [3]
Fairbairn aprovechó su experiencia en la construcción de barcos con casco de hierro al diseñar el puente Britannia y los puentes ferroviarios de Conwy .
Fairbairn comenzó a construir locomotoras de ferrocarril en 1839 con un diseño 0-4-0 para el ferrocarril de Manchester y Bolton . En 1862, la empresa había construido más de 400 en Millwall para empresas como Great Western Railway y London and North Western Railway . Sin embargo, como las obras no tenían acceso ferroviario, las locomotoras debían transportarse por carretera. [4]
Fairbairn desarrolló la caldera Lancashire en 1844. En 1861, a petición del Parlamento del Reino Unido , realizó una investigación temprana sobre la fatiga del metal , elevando y bajando una masa de 3 toneladas sobre un cilindro de hierro forjado 3.000.000 de veces antes de que se fracturara y demostrando que se necesitaba una carga estática de 12 toneladas para tal efecto.
Experimentó con cilindros de vidrio y pudo demostrar que la tensión circunferencial en la pared era el doble de la tensión longitudinal . Cuando una caldera cilíndrica fallaba, generalmente se fracturaba a lo largo de su longitud debido a la alta tensión circunferencial en la pared.
Este conocimiento de cómo la tensión circunferencial aumentaba con el diámetro y cómo las tensiones eran independientes de la longitud del tambor condujo a su invención de la caldera Fairbairn-Beeley y sus calderas de cinco tubos , donde una única carcasa de gran diámetro fue reemplazada por múltiples carcasas más pequeñas y menos estresadas. Con el tiempo, esto conduciría a la adopción casi universal de calderas acuotubulares con tubos pequeños para altas presiones, reemplazando los antiguos diseños pirotubulares.
Fairbairn fue uno de los primeros ingenieros en realizar investigaciones sistemáticas de fallas de estructuras, incluyendo el colapso de fábricas textiles y explosiones de calderas . Su informe sobre el colapso de una fábrica en Oldham mostró los métodos de diseño deficientes utilizados por los arquitectos al especificar vigas de hierro fundido para soportar pisos con cargas pesadas, por ejemplo. En otro informe, condenó el uso de vigas de hierro fundido con cerchas y aconsejó a Robert Stephenson que no usara el concepto en un puente que se estaba construyendo sobre el río Dee en Chester en 1846. El puente se derrumbó en mayo de 1847, matando a 5 personas que eran pasajeros del tren local que pasaba por la estructura en ese momento. El desastre del puente Dee planteó preocupaciones sobre la integridad de muchos otros puentes ferroviarios ya construidos o a punto de construirse en la red ferroviaria.
Fairbairn realizó algunos de los primeros estudios serios sobre los efectos de la carga repetida de vigas de hierro forjado y fundido, y demostró que la fractura podía producirse por el crecimiento de grietas a partir de defectos incipientes, un problema que ahora se conoce como fatiga . Construyó aparatos de prueba a gran escala para los estudios y recibió financiación parcial de la Junta de Comercio .
También realizó experimentos en cilindros de vidrio presurizados y pudo demostrar que la mayor tensión en la pared se produce alrededor del diámetro. Se conoce como tensión circunferencial y es el doble del valor de la tensión longitudinal que se produce a lo largo de la longitud del cilindro. El valor preciso depende únicamente del espesor de la pared y de la presión interna. Su trabajo se publicó en las Actas de la Royal Society y fue de gran ayuda para analizar los fallos en las calderas de vapor y las tuberías. En 1854 fundó la Asociación de Usuarios de Vapor de Manchester , que rápidamente fue reconocida como la que establecía los estándares nacionales para las calderas de vapor de alta presión. [5] Como "Comité Técnico de Oficinas Asociadas" de las aseguradoras británicas, la MSUA sigue siendo una autoridad de certificación nacional. [6] [7]
Fairbairn es uno de los ingenieros notables enterrados en el cementerio de la iglesia de Santa María, Prestwich . Se calcula que en su funeral estuvieron presentes entre 50.000 y 70.000 personas. [15]
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