29 de noviembre de 2012

Gustaf Dalén. (Segunda parte)

El capítulo anterior lo había dedicado a relatar los problemas que había para conseguir transportar  y almacenar el gas acetileno de manera segura,  para lograr un sistema de encendido y apagado de los faros  que no precisara de la presencia de un farero y para reducir los costos de los sistemas usados para las intermitencias de las luces. Después de 5 décadas de intentos entramos en el siglo XX y los 3 principales   problemas de los faros siguen siendo los mismos.

En 1.901 Claude y Hess, incapaces de resolver las continuas contrariedades que surgen a su invento deciden vender la patente a la empresa sueca Aktiebolaget Gasaccumulator que posteriormente pasaría a llamarse AGA ltd. y que hoy en día sigue comercializando sus productos. Allí permanecería el trabajo de los dos franceses durmiendo el sueño de los justos durante 5 años, hasta que en 1.906 la empresa contrata a Dalén y éste  retoma el trabajo sobre el almacenamiento del acetileno.

Gustaf Dalén había nacido el 30 de noviembre de 1.869 en la localidad sueca de Stenstorp. Era hijo de ganaderos y ya de chaval mostró su capacidad inventiva cuando, a partir de una vieja rueca, construyó una trilladora para su padre. Poco después inventó un aparato para medir el contenido en nata de la leche y envió su idea al ingeniero Gustaf de Laval, autor de numerosos avances relacionados con la leche).  Tan impresionado quedó el ingeniero que convenció al joven Dalén para que en lugar de estudiar en la Escuela de Agricultura lo hiciese en la de ingeniería, la Chalmers högskola de Gotenburgo. Tras graduarse y hacer el doctorado Dalén viajó a Suiza donde estuvo un año estudiando para después volver a Suecia y empezar a trabajar como ingeniero.

Como si fuese obra del destino en 1.906 AGA contrata a Dalén y como decía antes el nuevo ingeniero retoma el trabajo de Claude y Hess. No había transcurrido un año desde su ingreso en la empresa cuando tenía desarrollado el compuesto perfecto y que entre otros materiales llevaba carbón, asbesto y cemento. El compuesto recibió el nombre de masa de aga aunque se redujo a aga que hacía referencia a las siglas de la empresa.

El aga además de tener la porosidad perfecta tenía una cualidad crucial: era muy elástico, incluso si era golpeado no se desmoronaba sino que mantenía su estructura homogénea con poros lo suficientemente pequeños como que el acetileno no fuese explosivo. La perfección del invento la demuestra un sólo dato: más de 100 años después se sigue utilizando el mismo sistema  para transportar y almacenar el acetileno. El primer gran problema estaba resuelto y los faros disponían de un combustible compacto y seguro con un poder calorífico capaz de alimentar las más potentes luminarias.

Prácticamente de manera simultánea Dalén solucionó otro gran problema. Diseñó una válvula que tenía una membrana y un resorte provisto de  un imán que se abría para dejar pasar el gas. Al pasar el gas la presión que ejercía  sobre la membrana hacía que se cerrase y al cerrarse, como no había presión del gas, la válvula volvía a abrirse, dejaba pasar gas y comenzaba el ciclo.  Colocando una pequeña llama piloto a la salida del acetileno se conseguía que cada vez que entraba gas en la cámara se encendiera el faro para apagarse casi de inmediato al interrumpirse el paso del gas.

Las consecuencias del invento eran extraordinarias: se producían destellos de una duración mucho menor que la producida mediante la rotación de la luz del faro, destellos que eran controlables hasta la décima de segundo. Por otro lado el consumo de combustible era inmensamente menor y, por si no fuese bastante,  no necesitaba engranajes ni mecanismos de rotación.  Además la lengüeta de la válvula era mucho más barata, más fiable y más duradera y si se estropeaba era mucho más fácil y barato cambiarla que enviar a un técnico a reparar engranajes.

Solamente quedaba un problema serio que resolver: la automatización del encendido y apagado de los faros, pero el amigo Dalén ya tenía puesta su mirada en ello.

La solución que dio Gustaf Dalén a un problema tan grande e imposible de solucionar durante tantos años fue tan simple que muchos ingenieros se negaban a aceptar que funcionase. El mismísimo Thomas Edison dudó de su validez y la Oficina de Patentes de Berlín exigió ver una demostración práctica antes de registrar la patente. El invento, llamado válvula solar,  puede parecer tremendamente simple, pero a nadie se le había ocurrido antes. 

El funcionamiento de la válvula solar es el siguiente: la válvula dispone de 4 barras metálicas colocadas verticalmente dentro de un cilindro de cristal. Tres de ellas son de color dorado y están sumamente pulidas y colocadas alrededor de la cuarta que se encuentra ennegrecida. Sobre las barras descansa un émbolo que al subir cierra el paso del acetileno y por tanto apaga la llama y al bajar deja pasar el gas haciendo que la luz del faro se encienda. De noche todos los cilindros tienen la misma longitud y el émbolo descasa sobre ellos dejando la válvula abierta y permitiendo el paso del acetileno que al contacto con la llama piloto se encendía.
Al salir el sol el cilindro negro se calentaba y, al hacerlo, se dilataba a lo alto de manera que el émbolo  iba subiendo y terminaba cerrando la válvula y apagando el faro dejando encendida solamente la llama piloto. Las válvulas solares de Dalén eran tan sensibles que si había niebla o las nubes eran suficientemente espesas el cilindro se retraía, el émbolo bajaba y el faro se encendía automáticamente. El primer faro en colocar una válvula solar fue el de Furuholmen, entre Estocolmo y Vaxholm.

La unión de los tres inventos de Dalén (el acumulador poroso de acetileno, la luz intermitente y la válvula solar) recibió el nombre de luz de Dalén y además de reducir inmensamente los costes facilitó la colocación de faros en lugar inhabitables, de boyas en lugares antes imposibles y la salida de fareros y de sus familias de sitios inhumanos salvando de una y otra manera muchas vidas. Ya no había que jugarse la vida viviendo en un islote aislado del mundo para mantener un faro encendido.

A Gustaf Dalén se le concedió el proyecto de iluminación del Canal de Panamá y  recibió muchos premios y honores a lo largo de su vida, entre ellos cabe destacar el nombramiento de Doctor Honoris Causa  por la Universidad de Lund en 1.918. Un año más tarde ingresa como miembro de la Real Academia Sueca de Ciencias e Ingeniería. También recibió la medalla de Morehand otorgada por la Asociación Internacional de Acetileno pero de todos los premios que recibió destaca uno en 1.912: el Nobel de Física.

Algunas veces la vida es tremendamente injusta e irónica y Gustaf Dalén, un hombre que se dedicó a iluminar las costas, a llevar la luz a otos hombres en la oscuridad de la noche se había quedado ciego meses antes de recibir el premio Nobel. El almacenamiento del acetileno ya estaba controlado pero Dalén quería ir más lejos y saber hasta dónde podían llegar: una explosión (justo lo que quería evitar para otros hombres) lo dejó ciego. El premio lo recogió en su nombre su hermano Albin. Gustaf Dalén murió en diciembre de 1.937 habiendo pasado a la historia del mundo de los faros y escribiendo su nombre con letras doradas que destellan en la noche.


El viejo farero.


23 de noviembre de 2012

Gotas de agua.

Hoy os dejo un enlace a una cosilla que he subido a You Tube.

 Se trata de una serie de fotografías de gotas de agua, con música de fondo. Si pulsáis sobre la imagen y todo funciona como debe os enlazarán con la presentación. Si la veis espero que os guste.


El viejo farero.


16 de noviembre de 2012

Gustaf Dalén. (primera parte)

Hace ya algún tiempo que debo un artículo, una entrada, a dos personas, a dos hombres. Los separan... pongamos que cien años, pero los une el mundo de los faros. Uno de ellos es Septimio Andrés y puede presumir de ser el farero del faro más alto de España: Chipiona. El otro hombre fue un ingeniero sueco llamado Gustaf Dalén, para una inmensa  mayoría un completo desconocido, pero para los fareros todo un referente.

Hace unas semanas, cuando regresé de mi recorrido por los faros de Almería me encontré un correo de Septimio invitándome a escribir aquí en el blog sobre Gustaf Dalén. El motivo lo justificaba con creces: se cumplía por esos días el centenario de la entrega del Premio Nobel de Física al ingeniero sueco. Por ello, esta entrada y la siguiente que habla sobre Gustaf Dalén quiero dedicarla especialmente a Septimio que, de alguna manera, quiso agradecer al ingeniero las vidas que salvó con su invento. Va por ti, Septimio.

Como decía, en 1.912 se concede el Premio Nobel de Física a Gustaf Dalén por la invención de reguladores automáticos y su uso, junto con acumuladores de gas, para faros y boyas luminosas. Visto así hoy en día, cuando la tecnología lo invade todo, conceder un Premio Nobel por inventar un regulador automático puede parecer excesivo, pero retrocedamos en el tiempo y veamos qué significó en la práctica este invento.

La esencia de los faros, desde sus albores, ha sido la luz. Primero fueron hogueras de leña, más tarde de carbón, después fueron velas, lámparas de aceite... pero todas ellas tenían una cosa en común: hacía falta una persona que las encendiese con la puesta del sol, que las mantuviese encendidas durante toda la noche y que al llegar el alba las apagase. Esto hizo que con el paso de los años todos los faros tuviesen una vivienda junto a ellos para la persona encargada de su mantenimiento.

Con la caída del Imperio Romano los faros se van apagando poco a poco y casi desaparecen siendo en el siglo XVII cuando vuelven a proliferar por la inmensa mayoría de las costas. Sus técnicas fueron mejorando: de la madera se pasó a las velas, grasa animal, aceites, y más tarde a combustibles derivados del petróleo. Del simple fuego se pasó a lentes y espejos  que enfocaban y dirigían la luz de una llama. Con cada avance mejoró el alcance de los faros pero a medida que los faros proliferaban se creó un nuevo problema: había que diferenciar un faro de otro para que desde el mar los hombres supiesen frente a qué faro estaban. Fue entonces cuando aparecieron unos sistemas de engranajes que hacían girar las lentes o los espejos de manera que la luz del faro dejaba de ser fija y "aparecía y desaparecía" cada cierto tiempo. Era tan sólo cuestión de dar a cada faro una característica luminosa concreta y única: un destello cada 4 segundos,  3 destellos cada 10 segundos, 2+1 cada 15 segundos, una ocultación cada 18 segundos...  estas características se fueron anotando en las cartas de navegación y para los marineros fue un avance importantísimo. Pero el incremento de piezas y de nuevos mecanismos en los faros conllevaba un nuevo problema: necesitaban más mantenimiento. Además la navegación se extiende a pasos agigantados y ya no basta con señalar las costas, ahora es necesario marcar también bajíos o islotes deshabitados y alejados de lugares poblados. Hacía falta tener gente viviendo en lugares tremendamente peligrosos, asegurar el suministro de combustible y repara continuamente los mecanismos rotatorios que se estropeaban con facilidad. Todo ello representaba un gasto necesario pero poco asumible por los Estados por lo que se optó por una solución intermedia: colocar gran cantidad  de  faros pero no todos los que eran necesarios. Este ahorro económico supuso durante muchos años la muerte de miles de personas a causa de la ausencia de faros en lugares peligrosos pero poco accesibles o imposibles de habitar.

A mediados del siglo XIX casi todos los faros funcionaban de manera similar: quemaban propano obtenido del petróleo que se almacenaba en botellas y era transportado periódicamente al faro.  Tras la combustión del propano para producir la luz se aprovechaba la salida de gas caliente (una mezcla de vapor de agua y dióxido de carbono) para hacer girar la lente, pero seguía haciendo falta un farero que encendiese el faro al anochecer y lo apagase al  llegar el día. Había que conseguir 2 cosas: automatizar el encendido y apagado de los faros de manera que pudiesen colocarse en lugares inhabitables y donde funcionasen sin la necesidad de un farero y sustituir los mecanismos giratorios por otro sistema que no requiriese partes móviles para producir los destellos y que apenas necesiten mantenimiento. También había que encontrar un nuevo combustible que produjese una luz más potente ya que el propano en días de niebla dejaba mucho que desear.

La solución a este último problema se buscó en el acetileno, también llamado etino, pero había un serio obstáculo: sometido a una presión de más de 1 atmósfera el acetileno, gaseoso o líquido, explota con una tremenda facilidad sin necesidad de una llama o una chispa: un simple golpe es suficiente, por lo tanto usarlo como combustible en lugares remotos a los que había que llevarlo en barco lo convertía en una opción poco segura.

Se planteó la posibilidad de usarlo de la misma manera que en las antiguas linternas de los mineros. El acetileno se obtenía de mezclar carburo de calcio con agua. Bastaba con tener un depósito con carburo e ir añadiendo agua desde otro. Al producirse la reacción el acetileno se quemaba y añadiendo más o menos agua se incrementaba o disminuía la intensidad de la llama y dado que la linterna solamente contenía acetileno durante la propia combustión el peligro de explosión era nulo. Pero este sistema aplicado a faros y boyas no funcionó. Irónicamente el problema era el agua: por un lado hacía falta un depósito enorme para que el faro funcionase durante un intervalo largo de tiempo y por otro muchos faros se encontraban en lugares muy fríos y el agua se congelaba dentro de los depósitos.

Fueron dos químicos franceses, George Claude y A. Hess quienes dieron los primeros pasos hacia la solución: disolver el acetileno en acetona. Con ello se conseguían dos cosas: por un lado el acetileno disuelto en acetona no es explosivo, por otro, aumentando la presión a 10 atmósferas cada litro de acetona era capaz de disolver 250 litros de acetileno. Esto hubiera permitido transportar grandes cantidades de acetileno a los faros pero había un nuevo problema: a medida que se iba consumiendo y el depósito se iba vaciando parte del acetileno disuelto en la acetona se escapa y llenaba el hueco dejado por el que se había consumido. Esto convertía el depósito en una bomba de relojería.

Fueron los propios Hess y Claude quienes encontraron la solución a este nuevo problema. El acetileno explota por una reacción en cadena en la que el calor liberado por parte de él enciende la combustión del acetileno próximo. Si se conseguía almacenar el acetileno en celdas de menos de 1 mm la combustión incontrolada de una de ellas no llegaba a transmitirse a las demás, por lo tanto la solución era almacenar el acetileno dentro de una sustancia porosa. La disolución empaparía el cuerpo poroso llenando sus poros. Incluso si el acetileno puro llenaba los poros según se iban vaciando al estar dividido en pequeños volúmenes la explosión era tan pequeña que no afectaba al resto. Pero de nuevo surge un problema: ninguna sustancia porosa conocida servía: o no era lo suficientemente porosa o bien era tan frágil que se rompía formando huecos cada vez mayores, lo suficiente como para que una explosión en una de ellas convirtiese todo en una tremenda bomba. Así, 50 años más tarde, entrando el siglo XX los 2 grandes problemas de los faros  (automatizar su encendido y apagado y  utilizar el acetileno de forma masiva y segura), seguían sin resolverse.


El viejo farero.