El Submarino de Isidoro Cabanyes (1885)

  Esta entrada pretende recuperar la memoria histórica de un científico y militar español, que a lo largo de la segunda mitad del siglo XIX y primera del XX, empeñó su esfuerzo en el desarrollo de la electricidad. Trataremos de explicar el proyecto de torpedero submarino accionado por electricidad que D. Isidoro Cabanyes i D’olzinelles realizó junto a D. Miguel Bonet en abril de 1885.

Retrato del inventor y firma

Mucho se ha escrito sobre quién fue el ‘inventor’ del submarino y no trato de resolverlo con esta entrada; sí señalar que España contribuyó notablemente al nacimiento de la navegación submarina. Si Cabanyes o Peral hubiesen contado con el apoyo suficiente, hoy en día no habría dudas sobre esta cuestión, les falto el apoyo económico que otros sí recibieron. John P. Holland presentó seis proyectos hasta conseguir que la US Navy aceptara uno. Comparando proyectos de la misma época, vemos el adelanto que Cabanyes y Peral tenían frente a sus competidores. Francamente opino que los grandes culpables de este fracaso fueron la dejadez de nuestros políticos y la falta de visión de los jefes de la Armada.

PATENTES DE ISIDORO CABANYES

Una de las cosas que caracterizó a Cabanyes fue su interés por la electricidad, una muestra de ello es el número de patentes que presentó sobre el asunto, algo que compartió con Peral. Cabanyes antes que artillero, fue un notable científico, impulsor de la energía eléctrica e impulsor de las conocidas hoy en día como energías renovables, un ejemplo es la patente nº 30332 que presentó en 1902 para un motor solar por lo que puede ser definido acertadamente como el primer científico que patentó un motor solar, y es sin duda uno de los exponentes del siglo XIX en las ciencias españolas.

Existen en España diez registros de patentes bajo su nombre, realizadas todas ellas entre 1880 y 1913. Muchas se refieren a inventos vinculados a la electricidad, como por ejemplo, la referida al acumulador eléctrico de energía potencial química (patente nº 3536 con fecha de 04/08/1883).

Patente Título Solicitud
847 UN APARATO DENOMINADO “FOTÓGENO”, GENERADOR INSTANTÁNEO DE GAS EMPLEABLE EN LA ILUMINACIÓN, CALEFACCIÓN Y DEMÁS APLICACIONES QUE PUEDA TENER LUGAR. 16/03/1880
877 UN GENERADOR DE GAS DENOMINADO FOTÓGENO. 06/04/1880
1966 APARATO GENERADOR DE GAS APLICABLE AL ALUMBRADO, CALEFACCIÓN Y FUERZA MOTRIZ, DENOMINADO EL FOTÓGENO. 12/10/1881
3536 UN ACUMULADOR DE ENERGÍA POTENCIAL QUÍMICA. 04/08/1883
11414 UNA PILA ELÉCTRICA PRIMARIA PARA LA PRODUCCIÓN DEL ALUMBRADO. 07/11/1890
25643 UN NUEVO COMBUSTIBLE PRODUCTO DE LA COMBINACIÓN POR DESTILACIÓN DE LOS CARBONES DE PIEDRA Y VEGETAL REUNIDOS EN CONVENIENTES PROPORCIONES. 14/03/1900
30332 UN APARATO MOTOR SOLAR. 05/09/1902
37137 UN MOTOR AÉREO-SOLAR. 14/11/1905
38695 UN MOTOR AÉREO-SOLAR. 12/07/1906
54715 UN MOTOR ELÉCTRICO MAGNÉTICO FUNDADO EN LA ACCIÓN REPULSIVA DE LOS POLOS DEL MISMO NOMBRE DE LOS ELECTROIMANES. 20/01/1913

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO DEL SUBMARINO TORPEDERO:

FORMA Y CASCO

El proyecto presenta la misma forma que el buque de Peral, cuerpo cilíndrico de sección circular terminado por dos cabezas ojivales que le confería la silueta de un cigarro puro, esta forma era la misma que otros proyectistas de la época como Laubeuf, Zèdé, Holland, Garret (Nordenfelt), Goubet, , Drzewiecki o Bourgeois.

El casco debía poseer un mínimo diámetro o altura que permitiera a su dotación poder permanecer en posición erguida, sumando a esta altura el espacio suficiente para fijar los elementos pesados en el parte baja del submarino. Los cálculos que hizo, fijaron el diámetro en 2,30 metros y la eslora en unos quince metros, resultando el submarino con un desplazamiento de 40.716 toneladas.

Plano del proyecto de Cabanyes

 

El diseño era muy parecido al del submarino francés, iniciado por Dupuy de Lôme y continuado a su muerte por M. Gustave Zédé, siendo dirigida la construcción por M. Romazotti con el apoyo de Krebs; el Gymnote contaba con diecisiete metros de longitud y 1,80 metros de diámetro con un tonelaje de 30 toneladas.

La cota estándar de utilización del submarino era de cuatro metros, siendo la máxima operativa calculada de cincuenta metros. Para aguantar esta presión se calculó que la plancha a utilizar en la construcción del barco fuese de 7,6 milímetros de grosor, la plancha usada en el Gymnote era de 6 milímetros.

TANQUES DE LASTRE Y COMPENSO

Para la maniobra de inmersión, determinó la necesidad de contar con unos tanques interiores de lastre que permitiesen realizar la maniobra de inmersión con seguridad y de forma sencilla. El submarino estaba diseñado para navegar como los torpedos, a ras de agua, con una pequeña reserva de flotabilidad que sería vencida llenando los mencionados tanques de lastre de agua.

Auxiliares del proyecto de Cabanyes

Una vez realizada la inmersión, los movimientos de cota se realizarían con los timones de ‘profundidad’, gracias a la velocidad del submarino; procedimiento que se utiliza hoy en día. En caso de realizarlo de forma estática, sin velocidad, se usarían los ‘compensadores’ que veremos en el siguiente apartado.

En cuanto a la disposición de estos tanques de lastre, estableció una configuración muy parecida a la actual, una pareja de tanques centrales para la inmersión y otra pareja en los extremos para la corrección de la horizontalidad del submarino; los primeros son conocidos hoy en día como regulaciones, y los segundos como nivelaciones.

Los tanques centrales o ‘regulaciones’ estaban situados en la parte inferior del buque, aprovechando el espacio que dejaban los acumuladores eléctricos; siendo estos los primeros que se debían llenar para realizar la maniobra de inmersión. Los tanques de los extremos o ‘nivelaciones’  aprovechaban el espacio existente en las ojivas y eran utilizados para corregir la horizontabilidad.

Los tanques iban  presurizados con aire para su vaciado, los centrales irían con baja presión y sólo se podrían vaciar una vez estuviéramos próximos a superficie. Los de los extremos irían con aire de alta, siendo resistente hasta 50 metros. Las botellas de aire comprimido irían dispuestas junto a las ‘nivelaciones’ en las ojivas.

CONTROL DE COTA

El control fino de la cota se llevaría a cabo mediante una red de manómetros interiores para saber la profundidad a la que nos encontrábamos y mediante un sistema que denominaba ‘compensadores’. Estos compensadores eran dos bombas cilíndricas de émbolo, encargadas de realizar el ajuste fino se puede ver la disposición de las bombas manuales (ver Figura 3, números 3, 4, 5 y 6).

Estas bombas permitirían desalojar unos 13,72 litros por embolada y su funcionamiento sería manual. Estando previsto su uso hasta la máxima operativa de cincuenta metros. Hoy en día, utilizamos el mismo procedimiento pero usando para ello una bomba eléctrica que suele ir también duplicada.

PLOMOS DE SEGURIDAD

Dada la experiencia de submarinos fallidos que hubo en la época, Cabanyes determinó que su submarino contara con un depósito de lastre de plomo de seguridad consistente en dos planchas de 64x22x2 centímetros, dispuestas en la parte baja con un husillo que las liberaba y que podía ser movido desde el interior, lo que permitía aligerar rápidamente el barco en caso de una avería o una inmersión descontrolada.

Este sistema también está presente en nuestros submarinos clase ‘Galerna’; la última vez que fue utilizado este sistema fue en la salida por emergencia a superficie que realizó el submarino ‘Tramontana’ cuando sufrió una vía de agua a trescientos metros de profundidad el jueves 11 de diciembre de 2008, reacción que permitió salir airoso al submarino de una situación tan comprometida.

TIMONES

Los cambios de cota, como he mencionado anteriormente, no se realizaban con los lastres, para ello contaba con dos clases de timones, uno en el eje vertical, para dar al buque la dirección o rumbo conveniente y otro horizontal para dar la inclinación correspondiente que permitiera sumergir el submarino a mayor o menor profundidad.

Para el timón horizontal o de ‘profundidad’ calculó que con una superficie de 0,25 metros cuadrados era suficiente; se maniobraría por medio de un sector dentado, con una caña, una barra y un tornillo sin fin, lo que permitía utilizarlo desde el interior del submarino.

Concibió también un mecanismo automático, denominado ‘nivelador automático’ que constaba de dos partes principales; el nivelador propiamente dicho y el timonel eléctrico, compuesto por cuatro solenoides que permitían de forma automática controlar la horizontabilidad del submarino (ver Figura 3, números 13 y 14 nivelador automático).

PROPULSIÓN

La principal dificultad de la época en la navegación submarina era cómo propulsar al submarino, propulsión que tenía que ser independiente del aire. Como indicaba Cabanyes en su memoria, hasta ese momento sólo se habían barajado dos opciones, el músculo humano y el aire comprimido; del primero mencionaba los proyectos de Fulton y Monturiol. Del segundo, mencionaba el proyecto francés del almirante Bourgeois, el ‘Plongeur’. Posteriormente fueron desarrollados unos proyectos que utilizaban vapor de agua, almacenado en unos recipientes a presión, proyectos que realizó Nordenfelt junto a Garret para las marinas de Grecia, Turquía y Rusia.

Ejemplo submarinos con propulsión 'humana'

Adelantó en su proyecto la solución que se emplea actualmente, las denominadas por él ‘pilas secundarias’, conocidas actualmente como acumuladores eléctricos. Hoy día no se concibe un submarino convencional sin sus correspondientes acumuladores eléctricos. Esta solución fue la usada también por Peral y posteriormente por John P. Holland, conocido en el mundo anglosajón y la wikipedia como el inventor del submarino.

Submarinos de vapor Nordenfelt

Submarinos de vapor Nordenfelt

Otros proyectos contemporáneos al de Cabanyes que utilizaron la electricidad fueron, los proyectos del francés  Claude Goubet y el cuarto modelo que proyectó el polaco Stefan Drzewiecki[vi] para Rusia; aunque estos eran de un tamaño muy pequeño y parecían más un bote que un submarino. Actualmente, Francia proclama a Dupuy de Lôme junto a Gustave Zèdé, como los primeros en usar la energía eléctrica como propulsión en un submarino; sin meternos a hacer ninguna valoración el proyecto de Cabanyes vio la luz publica antes de que se realizaran las pruebas del Gymnote.

El ‘español’ usaba 160 acumuladores eléctricos, conocidos como pilas secundarias que permitían su carga una vez descargadas por un motor o generador; el ‘francés’ utilizaba pilas primarias, dónde las planchas químicas se tenían que sustituir por unas nuevas planchas lo que no era muy práctico; el Gymnote sí era eléctrico, pero el primero en usar el sistema que utilizamos hoy fue Cabanyes.

Primeros submarinos con propulsión eléctrica

Como he mencionado en el apartado de patentes, cabe destacar la patente que presentó el 4 de agosto de en 1883, para un ‘acumulador de energía potencial química a láminas de carbón aglomerado’ que consistía en unas placas de carbón inmersas en agua acidulada.

Acumulador patentado por Cabanyes (véase que su similitud con Peral)

Además de los 160 acumuladores, contaba el proyecto con dos motores dinamos propulsores unidos directamente por un eje a sendas hélices, lo que eliminaba perdidas y confería al proyecto mayor maniobrabilidad y seguridad que en el proyecto de Peral.

Para el cálculo de velocidades se servía de los cálculos que había determinado en la época Le Dieu y que nos daban los siguientes valores.

Velocidades en nudos Trabajo en quilogramos por segundo Trabajo en caballos TIEMPO DE MARCHA Distancia recorrida en quilometros
Horas Minutos
2 22,25 0’3 517 1913
3 76,12 1,01 153 24 851
4 180,44 2,40 64 35 478
5 352,43 4,70 33 305
6 608,80 8′ 12 19 211

PURIFICADOR DE AIRE

Otro problema que nos encontrábamos en el Problema de la Navegación Submarina, fue el aire que tenía que respirar la dotación. Aquí Cabanyes barajaba tres soluciones, la primera era la renovación del aire por medio de los depósitos de aire comprimido que iban en las ojivas y con un regulador de presión hacia el mar. La segunda era la eliminación del ‘ácido carbónico’ usando el mismo sistema que utilizamos hoy en día, un purificador haría circular el aire a través de un tubo lleno de sosa cáustica, en los submarinos convencionales se utiliza un sistema muy parecido que se denomina ventilador de bakal; y la tercera es el antecedente del Snorkel, una válvula iría situada en la parte central y se abriría por la acción del agua del mar sobre un flotador que la accionaba, permitiendo renovar el aire interior.

PERISCOPIO

Al objeto de poder observar desde dentro los alrededores del buque, contaba con un capacete cilíndrico situado en la misma escotilla de entrada al buque, cubierto por pequeñas claraboyas que iban cerradas con fuertes cristales.

También contaba con un ‘anteojo explorador’ conocido hoy en día como periscopio, compuesto por un tubo vertical que saliendo fuera del buque mediante una caja de estopas y dotado de prismas convenientemente dispuestos, permitiera reconocer el horizonte hasta un radio de algunas millas (ver Figura 3, número 7).

Sobre el periscopio también tenemos controversia, una vez más con los franceses y su ‘Gymnote’; el proyecto francés inicial no contaba con este artilugio. Cabe reseñar que el periscopio de Krebs se instala en el Gymnote en julio 1891. Por parte norteamericana, podemos observar el ‘retoque’  que sufrió el dibujo original del ‘Holland I’, dónde se le incorpora un periscopio. En una litografía publicada en la época, por el Francis Barber no aparece, ni tampoco en el libro de Cyril Field sobre submarinos, publicado en 1908.

Primeros periscopios en submarinos

La solución que usaban entonces los submarinos y que podemos ver en el ‘Peral’, es la de una torre óptica fija con un aparato de puntería. Esta misma torre, la podemos ver en el diseño de 1879 de Drzewiecki, diseño que se repite en el ‘Holland IV’, en el ‘Goubet I’ y en todos los ‘Nordenfelt’.

ARMAMENTO

Es sabido por todos que el desarrollo de los submarinos, es parejo al de los torpedos y que el submarino se adapta como arma a los torpedos. Se dispuso en la parte de proa, tres tubos lanzatorpedos que podían lanzar sucesivamente otros tantos torpedos; no estando prevista su recarga, ni tampoco se pensó en ningún sistema de compenso considerando el desplazamiento del torpedo el mismo que el agua que vendría a ocupar su sitio dentro del tubo. Esto se pudo comprobar que era bastante peligroso con el ‘Nordenfelt II’.

CONCLUSIONES

Considero que el proyecto de submarino elaborado por Cabanyes y Bonet era un proyecto ambicioso y con muchos adelantos. Si partimos de diseños parecidos de la época, observamos el amplio detalle y lo correcto de sus cálculos; quién sabe si en España hubieran estado apoyados nuestros científicos como Holland en Estados Unidos qué hubiera pasado con nuestra provincias de ultramar. Ya lo decía el Almirante George Dewey, “Si los españoles hubieran tenido tan sólo dos de estos submarinos en Manila, no habría podido capturar y mantener la ciudad”.

Otros ejemplos de submarinos de la época

Otros ejemplos de submarinos de la época

Volviendo a la pregunta que dije que no iba a responder sobre el inventor del submarino, sí puedo responder que la contribución española es al menos notable; Cabanyes puede decirse que fue el primero en asociar el periscopio cómo elemento óptico de un submarino y dio con la solución del problema de la propulsión en la navegación submarina. El mérito del primer submarino ‘operativo’, estable y con posibilidad de lanzar los torpedos por encima y por debajo del agua, lo tiene Peral.

Otros inventos menores como el purificador o los plomos de seguridad han seguido vigentes hasta nuestros días; el control de la cota sigue haciéndose con los timones y el sistema de soplado de los lastres seguimos realizándolo con aire comprimido.

No hay duda que la razón que aludieron las autoridades de la época, no tiene ningún peso; tras recibir numerosos plácemes y felicitaciones de las autoridades, debieron renunciar a su proyecto por la curiosa razón de que el mismo había sido realizado por personas “que no tenían un conocimiento preciso y exhaustivo de la ciencia naval”.

Mucho podría haber cambiado la historia si Peral y Cabanyes hubiesen aunado esfuerzos con el apoyo correspondiente, pudiendo haberla continuado otros personajes cómo Lorenzo d´Equevilley Monjustin y ahora en vez de hablar de Holland y la Electric Boat Co., se hablase de Peral-Cabanyes y la Compañía Eléctrica de Submarinos S.L. .

La posible 'Compañía Eléctrica de Submarinos S.L.'

Finalmente quiero agradecer tanto al catedrático de la UPM D. Jesús Sánchez Miñana, al profesor de la UPCT y Dr. Ingeniero D. Luis López Palancar y a los autores del interesantísimo libro, “Los desconocidos precursores españoles de la navegación submarina”, los investigadores navales D. Alejandro Anca Alamillo y  D. Diego Quevedo Carmona que tuvieron la gentileza de regalarme; gracias a ellos se obtuvo la información para publicar esta entrada sobre el proyecto de submarino del insigne Isidoro Cabanyes.

BIBLIOGRAFÍA

BURGOYNE, Alan H., 1903. Submarine Navigation: Past and Present. New York: E. P. Dutton & Co.

CABANYES, Isidoro., 1888. Proyecto de un torpedero submarino accionado por la electricidad. Madrid: Imprenta del Cuerpo de Artillería.

CYRIL Field., 1908. The Story Of The Submarine. London: Sampson Low, Marston & Co.

ECHEGARAY, José., 1891. Examen de varios submarinos comparados con “el Peral. Madrid: Imprenta de José M. Ducazcal.

PEREZ DE PUIG, Erna, 1989. Isaac Peral su obra y su tiempo. Madrid: Industrias Gráficas CARO.

 

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