Pireolóforo

El Pyréolophore ^{[ a ]} ( en francés: [ piʁeɔlɔfɔʁ ] ) fue un motor de combustión interna primitivo y el primero en propulsar una embarcación. Fue inventado a principios del siglo XIX en Chalon-sur-Saône , Francia, por los hermanos Niépce: Nicéphore (quien más tarde inventaría la fotografía ) y Claude . En 1807, los hermanos pusieron en marcha un prototipo de motor de combustión interna, y el 20 de julio de 1807, Napoleón Bonaparte les concedió la patente tras haber propulsado con éxito una embarcación río arriba por el río Saona .

El Pyréolophore funcionaba con lo que se creía que eran " explosiones de polvo controladas " de diversos combustibles experimentales. Estos combustibles incluían mezclas de polvo de licopodio (las esporas de Lycopodium o musgo de candelero ), polvo de carbón finamente triturado y resina.

En 1807, el ingeniero suizo François Isaac de Rivaz, que operaba de forma independiente, construyó el motor de Rivaz , un motor de combustión interna alimentado por hidrógeno. Es posible que estos proyectos de ingeniería práctica se basaran en el diseño teórico de un motor de combustión interna realizado en 1680 por el científico holandés Christiaan Huygens . Las implementaciones separadas y prácticamente simultáneas de este diseño en diferentes medios de transporte permiten afirmar que el motor de Rivaz puede considerarse el primer uso de un motor de combustión interna en un automóvil (1808), mientras que el Pyréolophore representó el primer uso de un motor de combustión interna en una embarcación (1807).

Los hermanos Niépce vivían en Niza cuando concibieron un proyecto para crear un motor basado en el principio recientemente definido de expansión del aire caliente durante una explosión; su desafío era encontrar una manera de aprovechar la energía liberada en una serie de explosiones. ^{[ 1 ]}

En 1806, los hermanos Niépce presentaron un trabajo sobre su investigación a la Comisión Nacional Francesa de la Academia de Ciencias ( en francés : Institut National de Science ). El veredicto de la comisión fue:

El combustible que solía utilizar el Sr. Niépce estaba compuesto de esporas de licopodio, cuya combustión era la más intensa y sencilla; sin embargo, debido a su elevado coste, lo sustituyeron por carbón pulverizado y, si era necesario, lo mezclaron con una pequeña cantidad de resina, la cual resultó muy eficaz, como demostraron numerosos experimentos. En la máquina del Sr. Niépce, no se disipaba calor por adelantado; la fuerza motriz era instantánea y todo el efecto del combustible se aprovechaba para producir la dilatación que generaba dicha fuerza.

En 1807 , los hermanos construyeron y pusieron en marcha un prototipo de motor de combustión interna y recibieron una patente por diez años de la Oficina de Artes y Oficios ( Bureau des Arts et Métiers ) de París. ^{[ 3 ]} La patente fue firmada por el emperador Napoleón Bonaparte y fechada el 20 de julio de 1807, ^{[ 1 ]} el mismo año en que el ingeniero suizo François Isaac de Rivaz construyó y puso en marcha un motor de combustión interna alimentado con hidrógeno. No está claro cuánto deben estos proyectos prácticos de ingeniería a los diseños teóricos de 1680 del científico holandés Christiaan Huygens . ^{[ 1 ] [ 3 ]}

El Pyréolophore funcionaba con explosiones controladas de polvo de diversos combustibles experimentales, incluyendo varias mezclas de polvo de carbón finamente triturado, polvo de Lycopodium y resina. De Rivaz, por su parte, utilizaba una mezcla de hidrógeno y oxígeno. ^{[ 4 ]}

Para demostrar la utilidad del Pireolophore a la comisión de patentes, los hermanos lo instalaron en una embarcación, que impulsó río arriba por el Saona . El peso total era de 9 quintales , unos 900 kg (2000 lb) , ^{[ 5 ]} el consumo de combustible se reportó como "ciento veinticinco granos por minuto" (unos 125 granos u 8 gramos por minuto), y el rendimiento fue de 12 a 13 explosiones por minuto. La embarcación era impulsada hacia adelante mientras el Pireolophore succionaba el agua del río por la parte delantera y luego la bombeaba hacia la parte trasera. ^{[ 1 ]} Así, los Comisionados concluyeron que "la máquina propuesta bajo el nombre de Pireolophore por los Sres. Niépce es ingeniosa, puede resultar muy interesante por sus resultados físicos y económicos, y merece la aprobación de la Comisión". ^{[ 1 ]}  

El funcionamiento del pirólogo fue descrito por primera vez en una reunión de la Academia de Ciencias el 15 de diciembre de 1806. Lazare Carnot observó que «hubo un brillante destello de las "esporas de licopodio" dentro de su máquina de cobre sellada... Los hermanos Niépce, por su propio ingenio y sin usar agua, lograron crear una conmoción (explosión) en un espacio confinado tan fuerte que los efectos parecen comparables a los de una máquina de vapor o una bomba contra incendios». ^{[ 1 ]}

El pirólogo funcionaba mediante una serie de combustiónes discretas a una frecuencia de aproximadamente 12 por minuto para impulsar una embarcación. La energía se suministraba en pulsos, cada uno de los cuales expulsaba agua por el tubo de escape del motor, situado debajo de la embarcación y apuntando hacia su popa. La fuerza de reacción de la masa de agua expulsada impulsaba la embarcación hacia adelante con cada pulso. ^{[ 6 ]}

Un motor de pirólogo consta de dos cámaras principales interconectadas: una cámara de encendido y una cámara de combustión . También incluye un fuelle para la inyección de aire, un dispensador de combustible, un dispositivo de ignición y un tubo de escape sumergido. Dispone de un sistema para almacenar energía en cada explosión, lo que permite que el mecanismo funcione mientras se prepara para el siguiente ciclo. ^{[ 6 ]}

Un fuelle accionado mecánicamente inyecta un chorro de aire en la primera cámara donde tendrá lugar la ignición. Un mecanismo de sincronización permite que una cantidad medida de combustible en polvo caiga en el chorro, de modo que se disperse y se mezcle con él. Bajo el control del mecanismo de sincronización , se introduce una mecha humeante en este chorro de aire y combustible en el momento preciso en que pasa por la ubicación de la mecha. La mecha se retrae entonces detrás de una placa metálica. La bola de aire y pólvora, ahora en combustión, viaja a través de una boquilla ancha hacia la cámara de combustión principal, donde tiene lugar una combustión rápida, casi explosiva. Al ser todo el sistema prácticamente hermético, se produce un aumento de presión. Esta presión actúa contra la columna de agua en el tubo de escape y la expulsa del sistema. A medida que el flujo de gases de escape se mueve hacia el tubo de escape, mueve un pistón suelto en la cámara de combustión que extrae y almacena la energía suficiente para accionar los mecanismos de sincronización de la máquina. La energía de este pistón se almacena mediante pesas de elevación unidas a un volante de inercia. El retorno de esta rueda a su posición inferior bajo la acción de los contrapesos regula la sincronización del siguiente ciclo, accionando el fuelle, el dispensador de combustible, el fusible y las válvulas en los puntos precisos del ciclo. El tubo de escape, situado bajo la embarcación, se llena de agua para la siguiente descarga. La caída del pistón de sincronización también expulsa los gases de escape a través de un conducto situado sobre la cámara de ignición, que se cierra mediante una válvula durante la fase de combustión del ciclo. ^{[ 6 ]}

El 24 de diciembre de 1807, los hermanos informaron a Lazare Carnot que habían desarrollado un nuevo combustible (polvo) altamente inflamable mezclando una parte de resina con nueve partes de polvo de carbón triturado. ^{[ 1 ] [ 7 ]}

En 1817, los hermanos lograron otro hito al utilizar un sistema rudimentario de inyección de combustible . ^{[ 8 ]}

Para 1817, el progreso era insuficiente para atraer subvenciones e inversiones, por lo que la patente de diez años expiró. Preocupado por perder el control del motor, Claude viajó primero a París y luego a Inglaterra en un intento por impulsar el proyecto. Recibió el consentimiento de la patente del rey Jorge III el 23 de diciembre de 1817. ^{[ 9 ]} Esta no fue la clave del éxito. Durante los siguientes diez años, Claude permaneció en Londres, se estableció en Kew y cayó en un estado de delirio , por lo que dilapidó gran parte de la fortuna familiar persiguiendo oportunidades de negocio inapropiadas para el Pyréolophore. ^{[ 10 ] [ 11 ]} Mientras tanto, Nicéphore también estaba ocupado con la tarea de inventar la fotografía . ^{[ 12 ]}

Para celebrar el bicentenario, el Instituto Fotográfico de París (Spéos) y la Casa Museo Niépce produjeron en 2010 una animación 3D de la máquina en funcionamiento. Manuel Bonnet y Jean-Louis Bruley de la Maison Nicéphore Nièpce y Hadrien Duhamel de la École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) crearon el vídeo. ^{[ 6 ]}

• Cronología de la tecnología del transporte
• Historia del motor de combustión interna
• Cronología de la tecnología de motores térmicos

• Página web sobre Niépce (en francés)
• Página web sobre Niépce (en inglés)
• Vídeo en 3D del funcionamiento interno del Piréolóforo – por Hadrien Duhamel de la École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM). Proyecto supervisado por Manuel Bonnet y Jean-Louis Bruley de la Maison Nicéphore Niépce. YouTube, consultado en marzo de 2012.