El Pireolóforo: un nuevo principio motor
En Niza es donde Claude y Nicéphore se libran a sus primeros trabajos de inventores. Se interesan entonces a la puesta a punto de un nuevo principio motor fundado sobre la utilización de la dilatación del aire en el curso de una explosión.
¿Tenían conocimiento de los trabajos de Huygens (1625-1695) que ya había utilizado el aire dilatado por una explosión de pólvora de cañón en un cilindro para mover un pistón ?
Los hermanos Niépce emplearon primero como explosivo un polvo constituido por las esporas de una planta, el licopodio, y luego utilizarán el carbón mezclado con resina. Inventarán así el primer motor a combustión interna que nombrarán Pireoloforo (Pir : fuego ; eolo : viento y foro : llevo, produzco).
El informe de 1806 sobre la invención del pireoloforo
En 1806, redactan el primer informe. Una comisión del Instituto Nacional, dicho de otra manera la Academia de Ciencias encargada de examinar la invención da su veredicto :
« El combustible empleado ordinariamente por los Sres. Niépce es el licopodio, constituyendo la combustión más viva y más fácil ; pero como esta manera es costosa, lo reemplazarían en su mayor parte por la hulla pulverizada y mezclada según la necesidad con una muy pequeña porción de resina, lo que funciona muy bien, como nos lo aseguramos por medio de varias experiencias. En el aparato de los Sres. Niépce ningún elemento calórico se disipa por adelantado; la fuerza motriz es un producto instantáneo, y todo el efecto del combustible es empleado para producir la dilatación que sirve de fuerza motriz.
Siguiendo otra experiencia, la máquina ubicada sobre un barco que presentaba una proa de alrededor de dos pies de largo sobre tres pies de altura reducida en la parte sumergida, y pesando alrededor de nueve quintales, remontó el Saona por la sola acción del principio motor, con una velocidad mas grande que la del río en el sentido contrario ; la cantidad de combustible empleada siendo de alrededor ciento veinticinco granos por minuto, y el número de pulsaciones de doce o trece en el mismo tiempo. Los comisarios piensan entonces que la máquina propuesta bajo el nombre de Pireolóforo por los Sres. Niépce es ingeniosa, que puede volverse muy interesante por sus resultados físicos y económicos, y que merece la aprobación de la clase. »
Informe de L. Carnot et C.L. Berthollet de 15 de diciembre de 1806.
Los hermanos Niépce habían procedido a algunos ensayos sobre el estanque de Batterey, situado en el medio de los Bosques de la Charmée, en Saint-Loup de Varennes. Obtuvieron a continuación una patente por una duración de diez años. Esta les fue extendida por el Emperador Napoleón. Está datada del 20 de julio de 1807.
Nicéphore y Claude continuaron la mejora de su pireolóforo. El 24 de diciembre de 1807, advierten a Lazare Carnot que habían obtenido una pólvora muy inflamable mezclando una parte de resina con nueve partes de hulla. Pero en 1816 los progresos no fueron suficientes para que los Niépce pudiesen obtener algunos subsidios para su invención. La expiración de la patente se aproxima y Claudio decide viajar a Paris y luego a Inglaterra con la esperanza de poder explotar allí el motor.
La invención del motor a nafta
Claude se prepara para la construcción de un pequeño barco que debía ser impulsado por el pireolóforo. Nicéphore emprende nuevas experiencias sobre el carburante. A fines del mes de mayo de 1816, Claude había tenido la idea de otro carburante, el carbón de piedra.
Pero a partir del 2 de junio de 1816, Nicéphore escribe : « estoy encantado que el resultado de tus experiencias sobre la inflamación del carbón de piedra, te hayan permitido conocer los inconvenientes numerosos relacionados con el empleo de ese combustible, y que te hayan dado la feliz idea de reemplazarlo por el aceite de petróleo blanco […] te comprometo fuertemente a repetir en escala mas grande esta interesante experiencia ; porque cuando se vea que con un débil consumo de aceite se obtienen enormes bocanadas de llama, estarán asombrados y reconocerán toda la importancia de nuestro descubrimiento.
El aceite de petróleo blanco se aparenta al kerosén que conocemos también bajo el nombre de petróleo lampante.
A partir del 8 de julio de 1817, los ensayos de Claude se precisan como lo deja entender Nicéphore : « Si logras, en efecto inyectar el aceite de P. con fuerza para que la vaporización se haga instantáneamente, esta fuera de duda, mi querido amigo, que obtendrás el resultado mas satisfactorio. » Es sin duda el sistema de inyección de nafta, tal como lo conocemos en nuestros motores actuales, que Claude esta inventando y poniendo a punto. Los hermanos Niépce, son en efecto, reconocidos actualmente, como los inventores del principio de inyección de nafta.
Descubrimiento de la inyección
Los ensayos son prometedores. El 16 de julio, Nicéforo escribe : « acabas de verificar nuevamente, mi querido amigo, que el licopodio, la sustancia completa eminentemente más inflamable, produce sin embargo menos llama que una cantidad dada de aceite de P. reducida en vapor ».
Nicéforo hace varias tentativas. Vaporiza la nafta calentando al rojo el cuello del tubo por el cual ésta se desagota, pero los resultados son de difícil reproducción. Trata entonces una nueva técnica para obtener el fraccionado del aceite como ocurre con el polvo de licopodio durante la inflamación. Se procura primero de un tubo de una veintena de centímetros de largo y de siete milímetros de diámetro. Lo llena de agua hasta una altura de alrededor 3 centímetros, y luego, llevándolo a su boca, sopla violentamente. El agua sale del tubo en forma de chorro constituido por finas gotitas, bien fraccionado, como si se tratase de un polvo. Mejora ese resultado aplastando el tubo del agujero de salida en forma de un « bisel bastante corto » recordando a una « lengüeta de oboe ». Repite a continuación la experiencia reemplazando el agua por alcohol y agregando al orificio de salida una mecha encendida, destinada a inflamar las gotitas del líquido.
Logra el éxito : « el alcohol se inflama detonando como el licopodio », Niépce va a contar. Nicéphore acaba de descubrir que debe inflamarse el líquido en frío y no antes. Es allí que la mezcla de aire y de minúsculas gotitas de líquido inflamable se volvía explosiva. Faltaba solamente experimentar el aceite de petróleo blanco. Nicéphore hizo fabricar un tubo de nueve milímetros de diámetro y acodado en ángulo recto, para no tener que utilizar más la lengua a guisa de sopapa. La parte por la cual debía soplar medía alrededor sesenta y seis centímetros y aquella por donde debía escaparse el aceite era de alrededor treinta y tres centímetros. La salida estaba aplastada como en la experiencia anterior.
El éxito fue total : « La llama, dada la pequeña cantidad de aceite empleada es enorme ;
es vivaz, instantánea, y detona como el licopodio », cuenta Nicéphore y agrega : « los resultados que acabo de obtener reanimaron mi coraje y me satisficieron plenamente ». Cuanto mas ínfima era la cantidad de petróleo utilizada, mas poderosa era la explosión.
Todo se juntaba : rendimiento y economía. Interrumpió todos los ensayos, tan convencido estaba del rendimiento de ese combustible.
La opinión de Sadi Carnot
Algunos años mas tarde, en 1821, Sadi Carnot (1796-1832), hijo de Lazare Carnot (1753-1823), redactará una obra titulada “Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego y sobre las máquinas propias a desarrollar esta potencia”, en la cual hará un comentario sobre el motor de los hermanos Niépce :
« Entre las primeras tentativas hechas para desarrollar la potencia motriz del fuego por el intermedio del aire atmosférico, deben distinguirse la de los Sres. Niépce, que tuvieron lugar en Francia hace varios años, por medio de un aparato llamado pireoloforo por los inventores.
En esto consistía mas o menos este aparato : se trataba de un cilindro, munido de un pistón, por donde el aire atmosférico era introducido en su densidad ordinaria. Se le proyectaba una materia muy combustible, reducida a un estado tenue, y que se quedaba un momento suspendida en el aire, para prendérsele fuego después. La inflamación producía mas o menos el mismo efecto que si el fluido elástico hubiera sido una mezcla de aire y de gas combustible, de aire y de hidrógeno carbonado, por ejemplo ; había allí una especie de explosión y de una dilatación súbita del fluido elástico, dilatación que se ponía a provecho haciéndola actuar completa contra el pistón. Este tomaba un movimiento de amplitud cualquiera y la potencia motriz se encontraba realizada de esta manera. Nada impedía a continuación de renovar el aire y de recomenzar una operación semejante a la primera.
« Esta máquina, muy ingeniosa e interesante, sobre todo por la novedad de su principio, pecaba en un punto capital. La materia usada como combustible (se trataba de polvo de licopodio, empleada para producir llamas en nuestros teatros) era muy cara para que toda la ventaja desapareciese por esta causa ; y lamentablemente era difícil de emplear un combustible a precio moderado, porque hacía falta un cuerpo con un polvo muy fino, cuya inflamación estuviese presta, fuese fácil de propagar y que dejase poco o nada de cenizas. »
Sadi Carnot se acantona sobre la primera patente y parece ignorar los trabajos posteriores de los hermanos Niépce con el aceite de petróleo blanco.
La nota de Carnot, muy elíptica, se presta a confusión. Es verdad que los hermanos Niépce habían demostrado la potencia de su nuevo principio motor aplicándolo a un pistón (comunicación del 09/11/1806); y que habían considerado aplicarlo a una “bomba como en las máquinas de fuego” (“Notificación leída en el instituto el 17/11/1806), pero una de las especificidades mayores del pireoloforo era la de funcionar por reacción directa.”
Es principalmente lo que, en 1925, o sea que un siglo mas tarde, provocará admiración de Pierre Clerget y Auguste Rateau. (Aller page 905). Erratum. Page 906, il faut lire 1807 au lieu de 1808.
En asociación con el Instituto Image de l’ENSAM (Ecole Nationale supérieure des Arts et Métiers) en Chalon sur Saône, la Maison Nicéphore Niépce presenta la realización de un video 3D reconstituyendo el funcionamiento interno del Pireoloforo (creación de Hadrien Duhamel – supervisión Jean-Louis Bruley).
> Ver la exposición en el museo (en francés).
> Descubra Spéos, la escuela de fotografía que conserva la Casa Niépce (sitio web en inglés)