Dirigibles eléctricos 1883-1884
Artículo de James Herne
200 expositores mostraron sus generadores eléctricos, motores eléctricos, baterías y componentes de baterías en la Exposición Internacional de Electricidad de París. ¿El año? 1881. No 1981. 1881.
El siglo XIX estuvo lleno de inventos. Veamos algunos de ellos:
1859 – Planté inventó la batería recargable. Su invento sigue vivo en las baterías de coche de 12 V.
1873 – Siemens creó el primer generador de electricidad comercialmente práctico. Este también funcionaba como motor eléctrico.
1879 – Siemens creó una pequeña locomotora eléctrica que podía remolcar 3 vagones, cada uno con asientos para 6 personas.
1880 – Trouvé mejoró la eficiencia del motor de Siemens.
1881 – Trouvé inventó el triciclo eléctrico y el motor fueraborda eléctrico para una embarcación.
Así que los primeros vehículos recreativos fueron hechos por Gustave Trouvé, y esos vehículos eran eléctricos. El carbón fósil se utilizaba para las máquinas de vapor, pero el petróleo fósil aún no se usaba.
Como podemos ver en la caricatura de 1881, el Rey Vapor y el Rey Carbón estaban inquietos por el recién nacido, que había sido llamado Electricidad:
Después de ver el barco eléctrico de Trouvé en el río Sena en París el 26 de mayo de 1881, Gaston Tissandier tuvo la idea de crear un dirigible con motor eléctrico. Tissandier llevaba más de diez años volando en globos aerostáticos y, sin perder tiempo, el 9 de junio de 1881 registró una patente para la «Aplicación de la electricidad a la navegación aérea». Tissandier también había empezado a construir un modelo a escala de 4 m de longitud de su dirigible soñado para la próxima exposición de electricidad.
La Exposición Internacional de Electricidad de 1881 en París fue el acontecimiento más importante de la historia de la humanidad para promover los usos prácticos de la electricidad. La exposición estuvo abierta todos los días durante 4 meses. Las estrellas brillantes del evento fueron las lámparas eléctricas y por eso la exposición estaba abierta desde primera hora de la mañana hasta última hora de la noche.
«Por la noche, la Exposición tomará un aspecto de cuento de hadas; será un verdadero y deslumbrante despliegue de luces. El público nunca se cansa de estudiar y admirar todas las maravillas científicas actualmente reunidas en este monumento, que bien podría llamarse el templo de la Electricidad.» — revista ‘La Nature’, 20-08-1881
El dispositivo para generar electricidad se llamaba máquina (por cierto, «machine» es una palabra francesa). Cuando se conectaba una fuente de electricidad a esta máquina, la máquina pasaba a llamarse motor. En 1881, la atención principal se centraba en el uso de las máquinas para generar electricidad. En la exposición había disponibles distintas máquinas: máquina de corriente continua con imanes permanentes, máquina de corriente alterna con imanes permanentes y máquina de corriente continua con electroimanes (el motor de corriente alterna con electroimanes fue patentado por Nikola Tesla unos años más tarde, en 1888).
Una exhibición única en la exposición era un modelo del futuro dirigible eléctrico de Tissandier. Este enorme modelo se construyó en solo 2 meses. El modelo tenía baterías recargables Planté. El pequeño motor eléctrico, construido por Trouvé, pesaba solo 220 gramos.
Tissandier calculó que un dirigible 10 veces mayor que el modelo permitiría transportar a varias personas.
Victor Hugo, a la edad de 79 años, después de visitar la exposición de electricidad de 1881, escribió:
«El día está cerca en que la superficie del globo estará diseñada para almacenar el calor solar; /-/ Transformado en electricidad, este calor se distribuirá por todas partes, iluminando las calles públicas por la noche, accionando máquinas, tirando de locomotoras. /-/ El porvenir será espléndido, justo, liberador. Será bello y bueno. Vosotros, que sois jóvenes, veréis estas maravillas. En cuanto a mí, no las veré, pero sé que llegarán.»
«De todas las fuerzas naturales, la menos costosa y mejor distribuida es la fuerza del viento, y sin embargo es también la más descuidada.» — revista ‘La Nature’, 14-07-1883
Antes de la era del petróleo fósil los ingenieros acababan de encontrar ideas sobre cómo aprovechar la energía del sol y del viento. ¡Incluso antes de que se inventara el automóvil, ya se había creado un dirigible con motor eléctrico!
Los hermanos Tissandier no tenían tiempo ni dinero para construir un hangar, así que tuvieron que fabricar los grandes componentes de su dirigible al aire libre. El tamaño del aerostato lo definió el terreno de Tissandier en París. Como podemos ver en el plano, la longitud prevista del dirigible era de 27 m:
Gaston Tissandier se ocupó de construir el motor eléctrico, la batería y el aparato para producir el hidrógeno para el globo, mientras que su hermano Albert Tissandier se dedicó a fabricar el dirigible.
En 1882, Gaston Tissandier encargó la construcción de un paquete de baterías potente y ligero. En aquella época esto significaba que el paquete de baterías de alrededor de 5 kWh pesaba 180 kg. Las placas de zinc y de carbono se colocaban alternativamente dentro de una caja de batería hecha de ebonita. La corriente se generaba mediante un líquido compuesto de agua, ácido sulfúrico (H2SO4) y dicromato de potasio (K2Cr2O7).
Por encargo de Gaston Tissandier, Siemens construyó en París un motor ligero. El nuevo motor pesaba 55 kg. Con la potencia máxima del paquete de baterías de 1,8 kW (40 V, 45 A), el motor era capaz de entregar 1 kW. La eficiencia del motor era del 55% (en comparación, la eficiencia de los motores eléctricos modernos ronda el 95%).
El motor accionaba la hélice mediante una relación de engranajes de 1:10. A una velocidad máxima del motor de 1800 rpm, la hélice giraba a 180 rpm. La hélice, con un diámetro de 2,85 m, pesaba 7 kg.
Inicialmente, se utilizaron 24 baterías independientes para las pruebas, pero luego se construyeron cuatro baterías de 6 celdas para ahorrar espacio en la góndola. Un conmutador rotativo permitía usar 6, 12, 18 o 24 celdas de batería, lo que proporcionaba 4 velocidades diferentes de la hélice.
Los cálculos mostraron que la velocidad máxima del dirigible no superaría los 15 km/h. La velocidad del viento está por debajo de esa cifra solo en tiempo de calma. En enero de 1883, Gaston Tissandier escribió en la revista ‘La Nature’ que, si fuera financieramente posible, construirían un aerostato más grande que pudiera llevar un motor de 5 kW. El Ejército francés tomó nota silenciosamente de esta información.
Cuando el dirigible de los hermanos Tissandier estuvo listo, medía 28 metros de longitud. El globo de 1060 m3 lleno de hidrógeno tenía una fuerza de elevación de 1250 kg. Para que el primer vuelo de prueba fuera fácil, se decidió que el peso de despegue se mantuviera solo 10 kg por debajo de la fuerza de elevación, en 1240 kg. El peso del dirigible era de 704 kg, incluyendo el motor y las baterías. Los hermanos y los instrumentos que llevaron con ellos pesaban en total 150 kg. Esto dejaba 386 kg para el lastre desechable. Era necesario lastre desechable para regular el ascenso. Para el descenso, se liberaba parte del hidrógeno del globo.
El 8 de octubre de 1883 llegó el gran día. Los espectadores se reunieron en el patio de Tissandier y vieron despegar el primer dirigible impulsado eléctricamente. Fue pilotado por Gaston Tissandier (1843–1899) y Albert Tissandier (1839–1906).
Con el máximo de 180 revoluciones por minuto de la hélice, la aeronave era capaz de mantenerse contra un viento de 3 m/s (10 km/h). El viento arreció y se llevó la aeronave, haciendo imposible regresar a casa. Aterrizaron en las afueras de París. Quedó muy claro que la aeronave necesitaba más potencia.
Los capitanes del ejército francés Renard y Krebs observaron de cerca lo que los hermanos Tissandier habían aprendido mientras construían una aeronave eléctrica. Basándose en esta información, construyeron en secreto una aeronave eléctrica para el ejército francés. La base militar de globos Chalais-Meudon estaba situada a solo 6,5 km del taller de los hermanos Tissandier en París.
Los componentes de la batería fueron mantenidos en secreto por el ejército. Solo se reveló que la batería estaba dividida en cuatro secciones que podían conectarse en paralelo para un vuelo más largo o en serie para un vuelo más rápido. Con un máximo de 8,2 kW procedentes del paquete de baterías, la potencia del motor era de 5,7 kW. Por tanto, la eficiencia del motor era del 70%.
A la potencia máxima, la hélice de 7 m de diámetro giraba a 46 revoluciones por minuto.
La aeronave Renard-Krebs fue la primera aeronave en tener una hélice en la parte delantera. Ni siquiera el primer avión, el Flyer de 1903 de los hermanos Wright, tenía una hélice en la parte delantera.
La aeronave Renard-Krebs «La France» era casi el doble de grande que la aeronave de Tissandier. El globo tenía 50 m de largo. 1864 m3 de hidrógeno proporcionaban una fuerza de elevación de alrededor de 2100 kg.
En su vuelo inaugural el 8 de agosto de 1884, Renard y Krebs pudieron regresar a la base con su aeronave eléctrica. Tras algunas maniobras hacia atrás y hacia adelante, torpemente como un vapor, aterrizaron cerca del Hangar Y en Meudon, donde se construyó la aeronave (el hangar aún existe, véase https://hangar-y.com). Este fue el primer vuelo completamente controlado de la historia.
La aeronave «La France» realizó múltiples vuelos de prueba en 1884-1885. La parte débil del diseño de Renard-Krebs era que la hélice podía dañarse en el aterrizaje.
«Las cuestiones de personalidad deben desaparecer cuando están en juego los intereses de la ciencia, y siempre aplaudiremos el éxito de nuestros imitadores.» —Gaston Tissandier (en su libro «Mes ascensions, 1868-1888»)
La primera parte de la década de 1880 fue un momento bendito en la historia de la humanidad, ya que el futuro parecía eléctrico. Luego llegaron los motores que funcionaban con combustibles fósiles. 1885 fue el año en que los motores de combustión interna de combustible líquido de Benz y de Daimler-Maybach estuvieron listos para su uso práctico.
Para entender hasta qué punto las cosas tomaron un mal rumbo — el escritor Karl August Hindrey escribió en 1927 sobre el aire fresco que «se siente celestial después de los gases de gasolina y humo de París». Cien años después, la gente sigue produciendo un exceso de CO2 sin una verdadera razón.
La industria de los combustibles fósiles puede compararse con la electricidad limpia como un barco de arrastre y un agricultor que deben competir en las mismas condiciones, mientras que uno simplemente explota la naturaleza y el otro hace el duro trabajo que es esencial para salvar el planeta para nuestros descendientes.
¡Deberíamos amar la Electricidad, deberíamos apoyar al niño que salva nuestro mundo!