El primer automóvil no era de gasolina, funcionaba con hidrógeno

Si crees que el primer combustible del automóvil fue la gasolina, en realidad te equivocas: el primer motor de combustión interna de la historia 1806 funcionó con una mezcla de hidrógeno y oxígeno. Es decir, el precursor del automóvil de gasolina era precisamente la tecnología que hoy llamamos coche de hidrógeno. Esta historia, que va desde el inventor suizo François Isaac de Rivaz hasta Samuel Brown, y de Étienne Lenoir a Karl Benz, es uno de los capítulos menos conocidos pero más sorprendentes de la historia del automóvil.

¿Cuándo funcionó por primera vez el motor de combustión interna y con qué?

La respuesta es clara: en 1806 y con una mezcla de hidrógeno y oxígeno. Ese año, el oficial de artillería suizo nacido en París François Isaac de Rivaz comenzó a experimentar con un motor que empujaba un pistón encendiendo una mezcla explosiva de combustible dentro de un cilindro. Esto era exactamente el núcleo del principio de funcionamiento de los motores que usamos hoy: quema el combustible en el cilindro, empuja el pistón. Además, el motor de de Rivaz contaba incluso con encendido por bujía, es decir, las dos características fundamentales del motor moderno de gasolina ya estaban presentes en este primer diseño.

¿De dónde vino la idea? Del ejército. Como oficial de artillería, estaba muy familiarizado con los explosivos, y esa experiencia lo llevó a una pregunta extraña pero brillante: en lugar de vapor, ¿no se podría empujar el pistón directamente con una explosión? En 1804 comenzó sus experimentos de explosión dentro del cilindro y pronto logró un motor funcional.

¿Cómo funcionaba el coche de hidrógeno de De Rivaz?

Aquí es donde las cosas se ponen realmente interesantes. El motor funcionaba con una mezcla de hidrógeno y oxígeno encendida en el cilindro. El hidrógeno comprimido se almacenaba en un globo, y el oxígeno se suministraba a través de una entrada de aire separada. ¿El encendido? Se producía una chispa eléctrica pulsando un botón desde el exterior, con una pila voltaica. Es decir, el conductor desencadenaba cada golpe de potencia con su propia mano. El motor no tenía mecanismo de sincronización; tanto la entrada de combustible como el encendido eran completamente manuales. Ahora imagina: conducir un coche pulsando un botón por cada golpe de pistón. Gimnasio y chófer al mismo tiempo, pero técnicamente un verdadero motor de combustión interna.

La transmisión de potencia también era completamente diferente. La explosión empujaba el pistón hacia arriba en el cilindro vertical, y luego, cuando el pesado pistón bajaba por su propio peso, a través de un sistema de trinquete, con un mecanismo de polea-aros y cuerda, hacía girar las ruedas delanteras del coche. Suena extraño, pero funcionaba.

El 30 de enero de 1807 en París se obtuvo la patente número 731 ; la oficina de patentes del cantón suizo de Valais también lo confirmó. Ese mismo año, de Rivaz instaló su motor experimental en un coche y logró recorrer una corta distancia: el primer vehículo que circuló con un motor de combustión interna estaba oficialmente en los caminos.

El gigante de 1813: el grand char mécanique

De Rivaz no se detuvo y en 1813 hizo un vehículo mucho más grande: 6 metros de largo, con ruedas de 2 metros de diámetro y un peso aproximado de 1 tonelada . Su cilindro medía 1,5 metros y la carrera del pistón 97 cm . La mezcla de combustible consistía aproximadamente en 2 litros de gas de carbón con 10-12 litros de aire. En cada carrera de pistón, el vehículo avanzaba de 4 a 6 metros.

¿Su rendimiento? En Vevey, Suiza, este vehículo gigante subió por una carretera con una pendiente de ~9% con una carga de 300 kg de piedras y madera, más cuatro personas, y avanzó 26 metros - a una velocidad de 3 km/h. No podemos llamarlo rápido, pero era un vehículo que avanzaba con su propia fuerza transportando carga, y eso ya era un logro incluso en aquella época.

Desafortunadamente, no todos quedaron convencidos. La Academia de Ciencias de Francia sostenía la opinión de que el motor de combustión interna jamás alcanzaría el rendimiento del motor de vapor. Mirándolo hoy en retrospectiva, qué equivocada resultó esa predicción, ¿verdad?

¿Y fue el primero? El asunto del Pyreolophore

Siendo honestos, el título de "primer motor de combustión interna" todavía se debate. Los hermanos franceses Nicéphore y Claude Niépce, en 1807, desarrollaron su motor llamado Pyreolophore, que propulsaba un barco mediante la reacción de un chorro de agua, y el 20 de julio de 1807 obtuvieron la patente. La patente de De Rivaz, en cambio, es del 30 de enero de 1807 es decir, unos meses antes. Como ambos diseños funcionaban con métodos diferentes, la pregunta de "cuál fue realmente el primero" es un asunto que puede variar según la definición. Pero el primer motor que recorrió camino con un vehículo fue definitivamente el de De Rivaz.

Samuel Brown y la subida a Shooter's Hill (1826)

El ingeniero inglés Samuel Brown desarrolló entre 1825 y 1835 el primer motor de gas que sin duda hacía trabajo real y era mecánicamente exitoso. Su momento culminante llegó el 27 de mayo de 1826: Brown acopló su motor a un vehículo y subió Shooter's Hill, al sureste de Londres. La pendiente es el examen más cruel para un vehículo motorizado; esa subida terminó con la satisfacción de numerosos espectadores.

La ficha técnica del motor también es impresionante: 4 hp de potencia, 2 cilindros, funcionamiento atmosférico de gas y 89 litros de cilindrada. Sí, 89 litros - ni siquiera hablamos de la cilindrada de nuestros motores actuales. Cabe señalar: aunque Brown destacó por esta prueba con vehículo, se sabe que en un proyecto posterior el motor de gas-vacío funcionó con gas de carbón en lugar de hidrógeno y se utilizó con fines de bombeo. Además, se dice que Brown adaptó un antiguo motor de vapor de Newcomen para quemar gas - es decir, aquí también se ve el vínculo entre los pioneros del hidrógeno y la era del vapor.

El Hippomobile de Lenoir: pasear por París con hidrógeno

Llega el turno de quizás la figura más característica de la historia: el ingeniero de nacimiento belga Jean-Joseph-Étienne Lenoir. En 1860 obtuvo en el Conservatoire National des Arts et Métiers de París una patente para un motor de aire que se expandía mediante la combustión de gas. En 1863 construyó el Hippomobile- un vehículo cuyo nombre provenía del carro de caballos y que llevaba su propio motor de combustión interna.

Y aquí está de nuevo el hidrógeno: el Hippomobile tenía un motor de un solo cilindro que funcionaba con hidrógeno producido separando el agua mediante electrólisis. El motor funcionaba en ciclos naturales. Es decir, Lenoir descomponía su propia agua en electricidad y producía su propio combustible. La idea que hoy se conoce como hidrógeno verde ya rodaba por las calles de París en 1863.

En septiembre de 1863, Lenoir realizó un viaje de aproximadamente 10 kilómetros desde su taller en la Rue de la Roquette. Posteriormente hizo un viaje de ida y vuelta de París a Joinville-le-Pont de 11 km de recorrido; cada dirección tomó aproximadamente 90 minutos y la velocidad máxima era de alrededor de ~9 km/h . Otro cálculo indica una distancia de 11 millas y una duración de 3 horas; la diferencia probablemente se debe a variaciones en la ruta y la medición, pero la conclusión no cambia: el vehículo iba más lento que la velocidad media de caminata. Aun así, las ruedas giraban y el motor lo hacía con su propio combustible. Lenoir contó años después que usó su motor para hacer funcionar un carro de granja en múltiples ocasiones hasta Joinville-le-Pont. Además, adaptó su motor a diversos gases como el gas de carbón y se produjeron y vendieron aproximadamente 350–400 unidades del motor de gas Lenoir, es decir, por primera vez también hubo un verdadero éxito comercial.

Los pioneros lado a lado: ¿quién, cuándo, con qué?

¿Cómo llegó Karl Benz sobre la herencia del hidrógeno?

Entonces, ¿cómo se convirtió la gasolina en reina después de 80 años de trayectoria del hidrógeno? La respuesta consta de varias partes. Primero había que preparar el terreno: En 1876 , Nikola Otto, inspirándose en las limitaciones de los motores de vapor, desarrolló el primer motor de combustión interna de cuatro tiempos exitoso. El motor de doble efecto con encendido por chispa eléctrica que Lenoir inventó entre 1858–1860 y patentó en 1860

también era un eslabón crítico de esta cadena. Benz, gracias al éxito comercial de sus motores, pudo dedicar más tiempo a su sueño de un coche ligero propulsado por gasolina. Resultado: el 29 de enero de 1886 se registró en Mannheim la patente del Benz Patent-Motorwagen de tres ruedas; en el expediente figura como vehículo propulsado por motor de gas. Tanto Benz como Gottlieb Daimler produjeron vehículos de gasolina extremadamente exitosos y prácticos, dando inicio a la era del automóvil moderno; por eso Benz generalmente se considera el inventor del automóvil.

Pero no olvidemos esto: incluso la propia página de historia de Mercedes-Benz menciona también a pioneros como Rivaz, Lenoir y el austriaco Siegfried Marcus, y señala que algunos de ellos quedaron solo en el papel y otros eran pequeños vehículos que no podían transportar personas. La superioridad de Benz se debía a que los diseños de hidrógeno no eran prácticos y a que los vehículos de gasolina con ciclo Otto dominaban el ámbito comercial. Otra razón técnica: la mayoría de los primeros motores, igual que el motor de vapor, funcionaban con el principio atmosférico, es decir, la explosión no generaba empuje directamente, sino que creaba vacío y tiraba del pistón hacia abajo. El sistema que aportó Benz era más eficiente.

La coronación de la gasolina tampoco ocurrió de la noche a la mañana. La gasolina solo comenzó a considerarse un combustible valioso con la invención del automóvil en 1892. Entre 1900 y 1910 , la invención del carburador de pulverización abrió el camino para el uso de gasolina sin refinar en los vehículos. Y para 1920 había 9 millones de vehículos de gasolina en las carreteras. La ventaja de 80 años del hidrógeno había sido cedida a la gasolina.

¿El hidrógeno ha vuelto hoy?

Lo mejor de todo es que la historia no se ha cerrado. El motor de combustión interna de hidrógeno todavía se desarrolla hoy y numerosas fuentes coinciden en que el mérito de su invención pertenece también a de Rivaz. El gigante británico de maquinaria de construcción JCB afirma ser la primera empresa de maquinaria de construcción en desarrollar un motor de combustión totalmente funcional que funciona con hidrógeno, y declara que para ello ha realizado con 150 ingenieros en un proyecto de 100 millones de libras en un proyecto de más de 50.000 horas de pruebas.

También hay movimiento en el lado de las pilas de combustible. El mercado moderno de vehículos de hidrógeno tiene un valor de 8.310 millones de dólares a partir de 8,31 mil millones de dólares 2025 y se prevé un crecimiento anual de ~20 % para los próximos cinco años. Modelos como el Toyota Mirai, el Hyundai Nexo y el Honda FCX Clarity se vendieron en mercados seleccionados; y los costes de las pilas de combustible han caído un 80 % desde 2002. Es decir, la idea de de Rivaz de 1806 vuelve a la mesa dos siglos después, esta vez con presupuestos mucho más serios.

La raíz del motor de gasolina se remonta al hidrógeno: la última palabra

En la próxima charla sobre automóviles, si alguien dice que el automóvil nació con la gasolina, ya tienes una carta más en la mano: el motor del automóvil nació con hidrógeno, y solo pasó a la gasolina decenas de años después. Aquel pistón pesado con botones y globo, nacido de la experiencia de artillería de De Rivaz, era una idea débil pero real; Brown lo hizo trepar cuesta arriba, Lenoir lo paseó por las calles de París y Benz lo convirtió en una industria con gasolina. La historia a veces da vueltas - y esta vuelta quizás termine donde comenzó. ¿Cuál te parece más interesante: que una historia que comenzó con hidrógeno se desviara hacia la gasolina, o que vuelva al hidrógeno?

Fuentes

• Motor de De Rivaz
• Precursores del automóvil
• Samuel Brown (ingeniero)
• Primer automóvil - The Engines of Our Ingenuity
• Hippomobile
• Automóvil de patente Benz (1885-1886)
• Historia de la gasolina - U.S. EIA
• ¿Alguien ha fabricado un motor de hidrógeno?
• El pasado, presente y futuro de los vehículos de hidrógeno