IV. LOS BARCOS DE VAPOR

DEBIDO a que los elementos de propulsi�n primitivos que el hombre utiliz� para mover sus embarcaciones, como la p�rtiga y el remo, que exig�an demasiado esfuerzo, o bien la vela que depend�a del caprichoso viento, no eran todo lo seguros que necesitaba, ya que en ocasiones no le permit�an llegar con bien a su destino, el hombre empez� a investigar durante mucho tiempo para tratar de encontrar un sistema mec�nico o de propulsi�n de sus nav�os con el fin de remplazar los que hasta entonces usaba.

Esto lo logr� al dise�ar los sistemas a base de vapor, que a su vez cambiaron por completo el dise�o de los barcos, y se puede considerar que este hecho trajo consigo una modificaci�n b�sica en el comportamiento de la humanidad.

Fueron muchos los intentos que se realizaron durante los siglos XVII y XVIII para llegar a inventar el sistema de vapor utilizable para desplazar a las embarcaciones. Entre los principales se encuentra el del franc�s Denis Papin que cre�, en 1698, el �mbolo de vapor que los ingleses Watt y Boulton emplearon para construir una m�quina que posteriormente se us� en la navegaci�n.

En 1783 el franc�s D'Abbans, oficial de la marina, construy� el primer barco de vapor que consigui� remontar la corriente de un r�o, el Saona, aunque en una distancia corta. Dos escoceses, Miller y Symington, en 1789 dise�aron un barco de vapor que alcanz� la velocidad de 7 nudos. En Estados Unidos, en 1807, Fulton, recogiendo todas las experiencias anteriores, puso en servicio el Clermont, considerado como el primer barco de vapor completo, que demostr� su utilidad durante varios a�os realizando el servicio entre Nueva York y Albany sobre el r�o Hudson, y fue al siguiente a�o cuando el norteamericano Stevens construy� un barco de vapor que realiz� la primera traves�a mar�tima utilizando este sistema.

En Inglaterra la construcci�n de buques de vapor se desarroll� con gran rapidez a partir de 1818, y el barco Rob Roy hizo la traves�a entre Greenok y Belfast en Irlanda del Norte, que se puede considerar como la primera ruta marina cubierta con regularidad por los barcos de vapor. En el a�o de 1835, la flota mercante inglesa contaba ya con 500 vapores y los primeros que atravesaron el Atl�ntico fueron el Sirus y el Great Western, en 1838, barcos de escaso tonelaje, pero que utilizaron s�lo el vapor en la traves�a.

En Francia tambi�n se increment� el uso de los barcos de vapor, y en los astilleros de los hermanos Bazin de Marsella se construyeron los primeros vapores, el Henry IV y el Sully; en 1836 la armada de guerra francesa pose�a un buen n�mero de barcos movidos a vapor y tambi�n contaba con doce vapores para transportar mercanc�as entre Argel y Levante. Estos nav�os y los construidos m�s tarde, formaron la compa��a naviera de Mensajer�as Mar�timas cuyos barcos ten�an una eslora de 50 metros desplazando 380 toneladas, pod�an llevar a bordo 26 pasajeros y desarrollaban 7 nudos. El incremento de la flota francesa de vapor hizo necesarios los servicios de personal t�cnico capacitado; por ello se crea, en Tol�n, la primera escuela para preparar a los t�cnicos en los sistemas de navegaci�n por vapor.

Estos primeros barcos de vapor fueron movidos por grandes ruedas de paletas, colocadas en sus costados, pero debido a las dificultades que representaba accionarlas fueron sustituidas por la h�lice de vapor, colocada en la popa de la embarcaci�n, cuyo invento puede atribuirse tanto al ingl�s Smith, que la patent� en 1835, como al sueco Ericson o a los franceses Sauvage y Normand.

El problema que se present� en los buques de ruedas y los de h�lice era el enorme consumo de carb�n, lo que ocasionaba que el vapor obtenido tuviera costos muy altos, ya que la energ�a se desperdiciaba; por ejemplo, el Britania de la Compa��a Cunard, que desplazaba 1 000 toneladas, con rueda de paletas consum�a cerca de 40 toneladas de carb�n por d�a, mientras el Pereire, paquebote trasatl�ntico de h�lice de 3 014 toneladas de desplazamiento, desarrollaba 13 nudos y consum�a 80 toneladas cada 24 horas.

Figura 6. Savannah, barco que combinaba las ruedas de paletas, el vapor y la vela.

Este consumo tan grande hacía que casi la totalidad de las bodegas del barco se destinara a almacenar el carb�n necesario para la traves�a. En el Pereire, el conjunto de la sala de m�quinas y carboneras absorb�a la mitad de su capacidad total, quedando poco espacio para los pasajeros y s�lo 820 metros c�bicos para la carga. En el Britania, el espacio �til de bodega apenas era de 200 metros c�bicos y en los primeros barcos de pasajeros franceses destinados al servicio en el Mediterr�neo, s�lo quedaba un peque�o espacio libre para carga de 20 metros c�bicos.

El enorme consumo de carb�n hac�a casi incosteable la operaci�n de estos barcos al gravarla excesivamente, haciendo dif�cil recuperar el capital invertido; adem�s, los barcos de vapor no pod�an llegar a lugares muy distantes sin tener que hacer escalas, por lo que su aprovisionamiento resultaba dif�cil y costoso, principalmente en los viajes mar�timos.

El primer paquebote que intent� cruzar el Pac�fico partiendo de Sydney, Australia, para llegar a Panam�, consumi� en la traves�a 2 600 toneladas de carb�n, haciendo el viaje de 9 862 millas en 38 d�as; como la capacidad de sus carboneras era de 1 500 toneladas tuvo que proveerse en Tahit� a un precio mayor, por lo que el d�ficit de la traves�a se elev� a la suma de 10 000 libras esterlinas, quedando suspendida la empresa. El barco Golden Age no volvi� a atravesar el Pac�fico.

El equipo de vapor para los barcos se fue perfeccionando y se introdujeron progresivamente otro tipo de calderas, como las tubulares, parecidas a las que utilizan las locomotoras; despu�s, las m�quinas de vapor de retroceso y, m�s tarde, las de triple expansi�n, con las cuales se redujo considerablemente el gasto de carb�n; por ejemplo, el barco Uruguay, de 3 250 toneladas, quemaba 32 toneladas de carb�n al d�a, y el C�rdoba, de dimensiones parecidas, gracias al empleo de la m�quina de triple expansi�n, redujo su gasto de carb�n a 25 toneladas diarias.

El invento de las calderas tubulares permiti� el empleo de vapor a alta presi�n con una considerable econom�a en el uso del carb�n; y en 1933 el c�lebre ingeniero naval ingl�s Isherwood construy� el buque Arcwear, de 7 000 toneladas, cuya m�quina s�lo consum�a 20 toneladas a una marcha de 11 nudos, consumo que se reduc�a a 10 toneladas cuando desarrollaba 9 nudos.

Al mismo tiempo, las compa��as navieras empezaron a construir los primeros vapores de carga, para poder transportar grandes cantidades de carb�n, aumentando considerablemente su valor por la utilizaci�n de este importante medio de transporte. Los ingleses construyeron el vapor de h�lice John Bowes con casco de hierro, ideado especialmente para el transporte de carb�n, con una capacidad de bodega de 650 toneladas y una velocidad de marcha de 8 nudos. Este barco, aunque sufri� algunas modificaciones, estuvo en uso 72 a�os, y su solidez de construcci�n hizo que muchos armadores copiaran su dise�o.

Los avances en las m�quinas propulsoras de vapor tambi�n permitieron que se alcanzaran mayores velocidades de desplazamiento. Los trasatl�nticos alemanes de la serie Kaiser Wilhelm II, construidos a principio del siglo y que contaban con dos m�quinas de vapor, cada una de las cuales mov�a una h�lice, desarrollaban una velocidad de 23 nudos.

La marina mercante inglesa construy� los paquebotes Lusitania y Mauritania, hermosos nav�os de 31 000 toneladas, que alcanzaron una velocidad de 26 nudos y que ganaron el "gallardete azul" del Atl�ntico, que era el galard�n otorgado para el nav�o que desarrollara mayor velocidad y que el Mauritania conservar�a 22 a�os; no fue sino hasta despu�s de la primera Guerra Mundial que el Normandie, barco franc�s que logr� rebasar los 32 nudos, se adjudic� este premio.

El dise�o de las calderas tambi�n progres� al introducirse los tubos hidr�ulicos que permitieron el aumento de la presi�n en las m�quinas de vapor y, al mismo tiempo, la reducci�n del consumo del carb�n y la disminuci�n en el n�mero de calderas. El Normandie contaba con 31, mientras que, a�os m�s tarde, el Queen Elizabeth s�lo llevaba 12 calderas. Algunos mercantes modernos de gran tonelaje, que alcanzan altas velocidades, tienen una sola caldera, demostr�ndose as� los avances que se han logrado en sus dise�os en los �ltimos a�os.

La instalaci�n propulsora de vapor de los barcos est� compuesta por las calderas, que son el generador de vapor, donde tiene lugar la vaporizaci�n del agua, absorbiendo el calor desarrollado al quemar el combustible; la m�quina, que transforma la energ�a t�rmica en trabajo y que logra que se accione el mecanismo propulsor, que en los primeros barcos de vapor fue la rueda de paletas, y posteriormente se cambi� por la h�lice; el condensador, en el que el vapor desalojado por la m�quina retorna al estado l�quido al ser enfriado por una corriente de agua, lo que permite utilizar una y otra vez la misma agua en el circuito, y los aparatos auxiliares necesarios para el funcionamiento del sistema, as� como para mejorar su rendimiento, como son los diferentes tipos de bombas que utiliza la embarcaci�n.

Las calderas de los barcos de vapor est�n constituidas por un recipiente met�lico cerrado donde el agua se transforma en vapor, proporcionando una producci�n continua de vapor a presi�n y temperatura determinadas. Estas calderas est�n formadas por el hogar, espacio donde se lleva a cabo la combusti�n del carb�n o del petr�leo; la caldera propiamente dicha, formada por uno o varios cilindros denominados colectores, y una serie de tubos por donde circula el agua, el vapor o los gases que se desprenden durante la combusti�n; y los accesorios necesarios para la seguridad y el mejor funcionamiento del sistema, como los aparatos para medir la presi�n que se produce.

Todo el conjunto de caldera, accesorios y aparatos auxiliares se ubica en un compartimiento del barco denominado cuarto de calderas, pudiendo existir uno o varios y, tambi�n, m�s de una caldera en cada uno de ellos, seg�n la potencia de vapor requerida y el tipo de embarcaci�n. Estos cuartos pueden ir abiertos al exterior por medio de sus correspondientes compuertas, o bien, cerrados herm�ticamente, contando con un tiro para expulsar los gases que generalmente salen en grandes chimeneas.

Figura 7. Barco carguero con una sola caldera.

Existen dos tipos de m�quinas de vapor marinas: las llamadas alternantes, en las que el vapor de agua act�a por presi�n produciendo el movimiento rectil�neo de un �mbolo; y las de turbina, en las que lo hace por su fuerza propia, haciendo girar un rotor. Para la propulsi�n de los barcos de vapor, las alternantes se utilizan en embarcaciones de peque�a y mediana potencia, mientras que las de turbina son empleadas cuando se precisan grandes potencias y velocidades; tal es el caso de los trasatl�nticos y de los buques de guerra: en los primeros se emplean para contribuir a la comodidad del pasaje, ya que las turbinas son m�s silenciosas y carecen de vibraciones. En los segundos ayudan a evitar su detecci�n por el enemigo.

Para aprovechar las ventajas econ�micas de ambos tipos de m�quinas, cada vez se utiliza el sistema mixto de m�quina alternante y turbina, haciendo trabajar primero la alternante y luego la de turbina, aprovechando, as�, la energ�a del vapor a alta presi�n, para lo que es m�s apta la primera, y el mayor rendimiento de la segunda, obteni�ndose un sistema motriz que permite mejores resultados. Este sistema mixto tiene su principal aplicaci�n en barcos mercantes y en los buques auxiliares de la marina de guerra.

Las m�quinas de vapor mueven a la h�lice o propulsor helicoidal, que se ha impuesto por su robustez y ausencia casi absoluta de aver�as, debido a su s�lida construcci�n que se emplaza en la popa del barco. Consiste en un n�cleo de forma cil�ndrica-esf�rica del que salen unas palas en n�mero variable, de dos a seis, situadas sim�tricamente a su alrededor. El n�cleo lleva un orificio central donde entra el eje propulsor para fijar la h�lice; su cara anterior es plana, mientras que la posterior lleva un capacete c�nico con el objeto de darle forma hidrodin�mica.

La h�lice funciona produciendo un impulso al golpear el agua con sus paletas, �ste se trasmite al barco haci�ndolo deslizarse en un sentido de avance o marcha; si se invierte el giro de la h�lice cambia el sentido del empuje, en consecuencia la embarcaci�n retrocede. Seg�n el sentido de giro necesario para producir el impulso, las h�lices pueden ser "derechas" o "izquierdas", las primeras para producir la marcha avante del buque, giran en el sentido de las manecillas del reloj, y las segundas tienen que hacerlo en sentido contrario. Todas la h�lices que se colocan en el eje central son derechas, cuando los barcos llevan dos o m�s h�lices colocadas en los ejes de babor son izquierdas, mientras que las de los ejes de estribor son derechas.

Para obtener un buen rendimiento de combustible, el n�mero de revoluciones de la h�lice debe ser relativamente bajo y depende de la potencia de la m�quina propulsora, siendo en general, menor cuanto mayor es esta potencia; no puede sobrepasar un cierto n�mero de revoluciones, porque si gira demasiado r�pido puede disminuir el empuje. Para mejorar el rendimiento de una h�lice se utilizan varios sistemas. Entre los m�s comunes est� la tobera, que consiste en colocar alrededor de la h�lice un anillo que evita la formaci�n de remolinos e incrementa su eficiencia. La h�lice se emplea en los remolcadores.

Pese al alto grado de eficacia de las m�quinas de vapor, en la construcci�n naval se desarroll� el motor de combusti�n interna, lanzado a principios del siglo por el ingeniero Diesel. En estos motores la combusti�n se realiza en el interior de los cilindros para impulsar un pist�n, que es el que produce la energ�a necesaria para el empuje. Los motores son, seg�n la manera en que producen el calor, de explosi�n, diesel o semidiesel. Inicialmente se ensay� este motor en embarcaciones peque�as y en 1912 fue montado por primera vez en un barco grande, el mercante dan�s Selandia, y desde entonces muchas embarcaciones de diferentes tipos adoptaron este sistema.

El empleo de estos motores represent� grandes ventajas: el aumento de espacio destinado a mercanc�as o pasaje, ya que se suprimen las calderas y las carboneras; la disminuci�n del personal en el cuarto de m�quinas, al no llevar fogoneros y paleros; tambi�n se incrementa considerablemente el radio de acci�n del barco, debido a la econom�a del gasto de combustible. No es exagerado decir que el motor de combusti�n interna es el que ha permitido que en el Oc�ano Pac�fico se pueda realizar el tr�fico mar�timo mundial.

En la actualidad todav�a se siguen empleando todos los sistemas de navegaci�n, mas o menos perfeccionados: el remo, la vela, las ruedas de paletas, etc�tera; sin embargo, el barco de vapor inici� el desarrollo de los sistemas propulsores y permiti� la navegaci�n trasatl�ntica.

Se sigue investigando en la ingenier�a y arquitectura naval para dise�ar y construir nuevos sistemas de navegaci�n, habi�ndose llegado al punto m�s espectacular de este proceso que es la aplicaci�n de la energ�a nuclear como elemento propulsor en el submarino americano Nautilus, que en el mes de julio del a�o de 1958 logr� pasar por debajo de las heladas aguas del Polo Norte. La humanidad sigue trabajando para la conquista pac�fica del oc�ano.