Unos motores titánicos

Cigüeñal similar al del Titanic | Fuente

Para mí, la escena mas memorable de “Titanic” no es su hundimiento. Tampoco la imagen de sus protagonistas en la proa. Como ingeniero sigo fascinado por la imagen de sus gigantescos motores del tamaño de un edificio de tres plantas. El Titanic, que fue el objeto móvil mas grande de su época, necesitaba unos motores apropiados. Sus motores de vapor de triple expansión era la culminación de siglos de avance tecnológico en motores de combustión externa pero, ¿qué es un motor de combustión externa?

Para entender los motores del Titanic tenemos que pensar en el combustible que utilizaban. En aquella época el rey era el carbón. Y el carbón es un combustible sólido y no líquido como los derivados del petróleo que utilizamos actualmente. Intentar dividirlo finamente para mezclarlo con el aire es posible pero difícil y costoso. La alternativa era que ardiese lentamente lo que era mucho mas seguro y fácil. Muy bueno para producir calor pero no para realizar un trabajo. De hecho, si olvidamos el juguete de Herón de Alejandría, este fue un problema no resuelto hasta que el navarro Jerónimo de Ayanz y Beaumont desarrolló la primera bomba impulsada por vapor y destinada a extraer agua de las minas.

La forma correcta de resolver este desafío fue dividirlo en dos. Separar por un lado la producción de calor y por otro la producción del movimiento. Un combustible sólido como carbón o madera ardían y calentaban agua hasta formar vapor. Y este vapor, ya como fluido, podía realizar un trabajo. Esta separación entre la fuente de calor y el fluido que realiza el movimiento es lo que caracteriza a los motores de combustión externa.

Una vez entendido este principio hay varias formas de llevarlo a la práctica. El primero fueron las máquinas de vapor y el Titanic utilizaba uno de los motores de vapor más avanzados que jamás se hayan construido. Se trataba de motores de pistones de triple expansión. Básicamente, el agua se calentaba para producir vapor a alta presión en varias calderas. Este vapor se inyectaba en sucesivos pistones de alta, media y baja presión donde se producía el movimiento. Podéis verlo mejor en esta animación de Wikipedia:

Pero para verlo funcionar y quedar convenientemente impresionados, nada mejor que este vídeo del mayor motor de vapor de triple expansión que se conserva en funcionamiento.

Podéis encontrar mas información y una estupenda animación en la página oficial del Kempton Great Engines Trust.

Como decíamos, estos motores eran lo mejor de la ingeniería de su tiempo pero dentro del propio Titanic se encontraba el embrión de una tecnología que los dejaría obsoletos. El vapor que salia de los cilindros era aprovechado, por cuarta y última vez, en una turbina Parson. Era un sistema más sencillo donde la presión del vapor impulsaba unos alabes que hacían girar el eje. Turbinas de vapor como éstas fueron evolucionando hasta sustituir a los motores de pistones.

Actualmente no vemos motores de este tipo por nuestras calles. Y es que los motores de combustión externa también tienen algunos inconvenientes. Para empezar, necesitan más tiempo para ponerse en marcha ya que es necesario calentar la caldera y el circuito de agua. También suelen ser mas grandes, pesados y con una refrigeración mayor y mas compleja. A lo largo del siglo XX, estos problemas los fueron apartando gradualmente de cualquier aplicación relacionada con el transporte. Los famosos Liberty Ships, buques mercantes construidos por centenares durante la segunda guerra mundial, seguían utilizando los viejos pero fiables motores de vapor de triple-expansión. Después de esta guerra, el petróleo barato los marginó definitivamente.

Hoy en día, rodeados por buques y automóviles con motores de combustión interna, podría parecer que estamos hablando de una tecnología obsoleta. Pero se trata de un error. Los motores de combustión externa, casi siempre turbinas de vapor, han mantenido un nicho inexpugnable. La mayoría de nuestras centrales eléctricas siguen utilizando carbón, gas o uranio para calentar agua y obtener vapor que mueve sus turbinas y generadores. También son parte del funcionamiento de las centrales de ciclo combinado, las más avanzadas y con mejor rendimiento. Incluso tienen su lugar en instalaciones geotérmicas o centrales solares térmicas.

Todas las tecnologías disponibles como espejos cilindro-parabólicos, helióstatos para concentrar el sol en una torre o concentradores adaptados para utilizar motores Stirling pueden considerarse motores de “combustión” externa donde el sol ocupa el lugar de las calderas para calentar agua u otros fluidos.

Como el titán Atlas soportaba la Tierra, estos motores siguen soportando nuestra civilización de forma callada y oscura. Y, sean cuales sean nuestras futuras fuentes de energía, parecen bien colocados para seguir haciéndolo por mucho tiempo.


17 Comentarios

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Edgardo Confessore

Emocionante !!! Qué cosas asombrosamente maravillosas es capaz de hacer el hombre!!!.Además del motor en sí, me imagino las industrias donde se fabricaron tamañas piezas. Los dinosaurios de la era industrial. Una maravilla de la historia de la humanidad.

EC-JPR

Muy curiosa la entrada, Ambros: acojona ver una mole así (y no quiero ni pensar qué ocurriría si alguien se cae en esos engranajes sin proteger). Comparado con esto, el motor del Emma Maersk parece hasta pequeño.

Y, por otra parte, supongo que de eficiencia mejor ni hablamos, ¿no?

Ambros

Imagino que el motor del Emma Maersk es mucho mas potente pero no estoy seguro con el tamaño. Seguro que tiene mejor relación tamaño/potencia y es mucho mas eficiente pero este mercante también es mas rápido y mucho mas grande que el Titanic.

ClaudioClaudio

Precaución: “Esta máquina no tiene cerebro, use el suyo”. Jajaja, simpático el aviso.

DandreemexDandreemex

Todavía no comprendo como sigue existiendo la leyenda urbana de que el Titanic quería romper el record de velocidad para un buque de línea, el famoso Gallardete Azul. Por aquel entonces el buque al que pensaba batir era el RMS Mauretania, botado seis años antes pero con una motorización diferente.

El Mauretania estaba pensado para ser rápido, muy rápido. Para ello se le instalaron las por entonces muy novedosas pero ineficientes turbinas parsons. Dos de alta y dos de baja presión. Como resultado podía desarrollar la friolera de 24 nudos el día de su botadura. Pero como he dicho eran muy ineficientes y por entonces sólo se habían visto en el revolucionario acorazado Dreadnought.

Por el contrario los diseñadores del Titanic se centraron sobre todo en el lujo del buque pero que este tuviera unos costes operativos menores y pensaron que los viejos pero fiables motores de triple expansión serían mejor opción si se utilizaba junto con una turbina parsons de baja presión que movería una sola hélice. Los motores de triple expansión moverían las otras dos. El Titanic acabaría desarrollando 21 nudos, pero consumiendo la mitad de carbón.

El Titanic estaba pensado para ser un palacio flotante, un Rolls Roice de los mares que además gastara poco. Pero nunca hubiera podido superar al Mauretania en velocidad.

Ambros

Tienes toda la razón. Es uno de esos detalles de los que estas convencido y no verificas convenientemente. Ahora lo corregimos.

Grey

Me impresionó, el poder de esta máquina debe ser enorme. Pero me preocupó a la vez ver niños y engranajes en funcionamiento tan cerca.

BernardoBernardo

Lo mejor, el cartel de advertencia:
“Caution: this machine has no brain. Use your own.”

BwilderBwilder

Magnífico artículo, pero hay una cuestión de forma que creo que habría que cuidar. Dices varias veces que los motores del TITANIC fueron lo más avanzado en motores de combustión externa. Creo que deberías añadir “alternativos” ya que tú mismo explicas perfectamente que las turbinas fueron evolucionando a posteriori y son muy usadas hoy en día, como es lógico.
Por lo demás, magnífico, ya te digo.

Ambros

Gracias por la aportación y me lo anoto para siguientes artículos. Creo que se entiende bien por el contexto pero siempre se puede mejorar la redacción y hacerla más precisa.

HACSHACS

Acabo de tener un “nerdgasmo” con esta tecnologia antigua. Faltan mas visitas escolares para apreciar estos bellos motores. Saludazos.

madre

Me he enterado de algunas cosas que no sabía leyendo este post y además me he divertido un rato, por todo ello quiero dar las gracias a Ambros. Este sitio está entre mis marcadores desde hace ya bastantes meses, de hecho lo tengo enlazado en mi blog y es un gustazo darse una vuelta por aquí de vez en cuando. Os seguiré recomendando y enviando links a vuestros post, como hasta ahora.
A mi me gustan los motores, pero se poco de estos tan antiguos.

RatamanRataman

Coincido absolutamente, de chico la primera vez que vi Titanic, lo unico que recorde de la pelicula, era la escena de la sala de maquinas, no podia creer en ese momento que algo tan gigante se mueva de esa manera. El resto de la pelicula no pude concentrarme porque me quede pensando en ello.

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