Nació en 1758 en Puerto de la Cruz (Tenerife), en el seno de la pequeña nobleza local, de ideas liberales e ilustradas. En 1784 se trasladó a Francia para ampliar estudios. Allí organizó un grupo de pensionados españoles encargado de investigar la ciencia, la ingeniería y la industria francesas.
Desde 1788 trabajó en la recopilación de planos y construcción de modelos para la creación del Real Gabinete de Máquinas del Buen Retiro, del que acabaría siendo nombrado director.
En 1788 Betancourt viajó brevemente a Inglaterra. Allí realizó discretas actuaciones de espionaje industrial, en busca de los últimos avances que Watt y Boulton habían efectuado en la máquina de vapor, en especial el regulador centrífugo que la convertía en una máquina de doble efecto, decisiva para su aplicación económica.
En 1790 él mismo pudo fabricar para los Périer, unos constructores parisinos, las primeras máquinas de vapor de doble efecto del continente. En 1797 publicó un prototipo de telégrafo óptico junto al francés A. L. Breguet y tres años más tarde se iniciaba el tendido de una línea entre Madrid y Aranjuez.
Este mismo año regresa a España, donde es nombrado Inspector General de Puertos y Caminos. En 1802 consigue que se cree la Escuela de Ingenieros, de la que es el primer director y en 1803 empieza a escribir con Lanz el“Essai sur la composition des machines” ("Ensayo sobre la composición de las máquinas"), que se publicaría en París en 1808 convirtiéndose en un libro de texto de gran difusión en toda Europa. En 1807, Betancourt es nombrado corresponsal de la Academia de Ciencias de París (irónicamente, también J. Watt fue nombrado corresponsal en esa misma sesión).
Poco después abandona definitivamente España, trasladándose a París donde presenta a la Academia de Ciencias su "Memoria sobre un nuevo sistema de navegación interior", en la cual describe una esclusa de émbolo que había inventado en 1801, e inventa con Breguet el termómetro metálico. A finales de 1807 viaja a San Petersburgo invitado por el Zar Alejandro I y permanece allí durante 6 meses. Tras regresar a París para presentar con Lanz el "Ensayo", regresa a Rusia donde permanecerá hasta su muerte al servicio de Alejandro I.
Nombrando mariscal del ejército ruso, queda adscrito al Consejo Asesor del Departamento de Vías de Comunicación, posteriormente es nombrado Inspector del Instituto del Cuerpo de Ingenieros y, en 1819, Director del Departamento de Vías de Comunicación. A lo largo de los 16 años de su estancia en Rusia alternará la dirección académica del Instituto de Ingenieros con numerosas obras públicas, como el puente sobre el Nevka, la modernización de la fábrica de armas de Tula o la fábrica de cañones de Kazan, la draga de Krondstadt, los andamiajes para la Catedral de San Isaac o la Columna de Alejandro I , el canal Betancourt de San Petersburgo, la feria de Nizhni Nóvgorod, la fábrica de papel moneda, el picadero de Moscú, la navegación a vapor en el Volga, sistemas de abastecimiento de aguas, ferrocarriles, etc. A partir de 1822 comienza a tener problemas con el Zar y es sustituido en la dirección del Instituto, quedando relegado hasta su muerte en 1824.
El Telégrafo Óptico
Junto a Breguet realiza los planos de un telégrafo óptico, en el que venían trabajando desde 1787. A partir de este momento comienza la polémica con Chappé acerca de las ventajas e inconvenientes de su telégrafo.
El telégrafo óptico de Breguet y Betancourt estaba compuesto de un mástil vertical con una pieza móvil llamada flecha. Esta pieza móvil recibía el movimiento mediante un torno que se situaba cerca del observador. Dependiendo de la posición que tomase la flecha, el telégrafo modificaba el mensaje a transmitir. Las posiciones eran 36, abarcando 10º cada posición. Mediante estas 36 posiciones podían transmitir 26 letras y 10 dígitos, por lo que el sistema era alfabético.
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