La Piscina de Míster Claude fuente de energía en Matanzas. Gracias a la planta de vapor oceánico de los señores G. Claude y P. Boucherot los mares tropicales serán en el futuro fuentes inagotables de energía.
¿Ha pensado alguna vez en la formidable cantidad de calor que recibe la tierra desde el sol? Esta pregunta numerosos físicos se la han hecho dándole una respuesta. Midieron lo que se llama la constante solar o cantidad de calor recibida, por minuto, en la parte externa de la atmósfera terrestre sobre la superficie de un centímetro cuadrado expuesta a los rayos solares.
La precisa determinación de esta constante se dificulta debido a la absorción que se produce en la atmósfera, solamente llega al suelo una parte del calor. Aparatos receptores dispuestos a varias alturas permitieron de evaluar la importancia de la absorción atmosférica, la cantidad de calor que llega al suelo fue inferior a la mitad de la que llega desde el sol.
Adoptando dos pequeñas calorías (cantidad de calor suministrado a un gramo de agua para que su temperatura suba de un grado centesimal) por centímetro cuadrado por minuto, como valor de la constante solar, y admitiendo que no llega que la mitad al suelo, un fácil calculo indica que una hectárea recibe por minuto cien millones de pequeñas calorías, lo que corresponde a una potencia mecánica de nueve mil caballos.
Se sabe que la transformación de la energía calorífica en energía mecánica conlleva un desastroso rendimiento, expresamos entonces que la energía calorífica es una forma degradada de la energía.
Partiendo de esta bien establecida verdad experimental, el señor decano Ch. Maurain, de la Facultad de Ciencias de Paris, dijo muy justamente que tendremos una más practica representación de la radiación solar si se evalúa por la altura del carbón sobre el suelo, del cual la combustión produciría la misma cantidad de calor en un año teniendo en cuenta la duración de la insolación; descubrió que un ancho medio de carbón con un grueso de unos diez centímetros produciría al quemarse una cantidad de calor igual a la que los rayos solares producen sobre el suelo durante un año.
Sobre una hectárea, esto sería una masa de 1300 a 1400 toneladas, en total para toda la superficie de la tierra, una masa de carbón – obsérvese la enormidad del número – igual a cerca de cinco mil veces la cantidad de carbón extraída en el globo terráqueo.
¿Y entonces? diría usted, toda esta energía se pierde a pesar de que las estadísticas advierten que los recursos en sólidos y líquidos – carbón y petróleo – no son ilimitados. No, no se pierde completamente.
Es ella, en efecto, la que utilizamos indirectamente bajo la forma de energía hidráulica, son los rayos solares los que evaporan las aguas, provocan las lluvias y consecuentemente causan el desplazamiento de las aguas en la superficie del globo.
Es ella la que utilizamos con los molinos de viento, los movimientos de la atmósfera debidos a las desigualdades de la radiación solar; es también esta energía la que se acumula en los arboles de los bosques y los sembradíos.
Desde hace mucho, innumerables investigadores se interesaron al problema de la utilización del calor solar. Casi todos intentaron emplear la energía transportada por la radiación solar sirviéndose de dispositivos comparables en principio a invernaderos.
Pero, si casi toda la energía disponible en la actualidad sobre la tierra proviene del sol, no es menos cierto que la casi totalidad del calor solar se recibe en el planeta sin ser empleado por nosotros.
Dos grandes científicos franceses, entre los más eminentes del mundo: Paul Boucherot y Georges Claude, tuvieron la ambición y la audacia de imaginar e intentar la realización de lo que, por su alcance económico y social será la gran obra de la ciencia moderna, la utilización de las calorías marinas.
La memorable sesión de la Academia de Ciencias el 15 de noviembre de 1926
“Tiene la palabra el Sr. Georges Claude…” Al ser pronunciadas estas palabras, el quince de noviembre de 1926, por el Presidente de la Academia de Ciencias en la sala de sesiones del Instituto, un hombre de cabello gris y corto bigote se levanta para ofrecer un sensacional anuncio sobre la utilización de la energía térmica de los mares.
Mi eminente amigo Paul Boucherot y yo, comienza, con una voz clara, hemos desarrollado un estudio sobre la utilización de la energía térmica de los mares, particularmente de los mares tropicales, lo que puede ser una fuente inmensa para la puesta en valor de nuestras colonias.
En el Ecuador, el agua superficial oceánica calentada por el sol llega a una temperatura de 26 a 32 grados, el agua profunda, a partir de los 1000 metros, se enfría por emisión polar manteniéndose de manera invariable a 4 grados. De estas constantes diferencias de temperatura, de 22 a 28 grados, puede brotar una inagotable suma de energía.
EL agua tibia de la superficie dará vapor de agua. Por pequeña que sea la tensión del vapor, hará funcionar turbinas creadas para moverse bajo presiones motrices: inferiores hasta al vacío de los condensadores actuales…
En ese momento, se hace casi brutal la voz del gran científico francés
Y lo pruebo, continúa.
Aquí tienen una campana llena hasta la mitad de hielo, en ella hay un disco de turbina de 15 centímetros de diámetro, instalado para funcionar bajo presiones de 20 atmósferas. La campana está conectada a un recipiente que contiene 20 litros de agua a 28 grados, el vapor de estos aporta una presión de 0,03 atmósferas.
Con una bomba hago el vacío. Desde que la presión interior es inferior por debajo de la tensión del vapor del agua, esta comienza a hervir violentamente: el vapor producido se condensa en el hielo a través de la turbina, la que comienza a funcionar para llegar a una velocidad de 5000 vueltas por minuto; mientras tanto tres pequeñas lámpara eléctricas, consumiendo 0,5 watts, por el dínamo que comandan llegarán a un blanco deslumbrante.
Se apagarán dentro de 8 o 10 minutos, después de que el agua en ebullición se enfríe por debajo de los 20 grados.
Bajo la mirada de los cautivados auditores, sin ninguna fuente de calor exterior, el agua comenzó a hervir violentamente y el disco a girar rápidamente, los filamentos de las pequeñas lámparas enrojecieron hasta alcanzar una viva incandescencia.
¡Y bien! Retoma el Sr. Georges Claude, esto es en una escala infinitamente reducida, la reproducción de lo que en gran escala queremos próximamente realizar en los mares tropicales…
El plan de la planta de vapor oceánico.
La planta se instalará en un punto convenientemente elegido a orillas del mar tropical. En lugar del medio habitual de una caldera calentada externamente por la fuente caliente, es la misma agua superficial la que, continuamente aspirada hacia la caldera (cámara de vaporización), producirá el vapor.
Permanecerá allí el tiempo suficiente para enfriarse un poco hirviendo bajo la presión reducida mantenida a través de las turbinas por efecto del agua fría (agua del fondo del mar) en el condensador, luego, apenas enfriada, será expulsada al exterior y reemplazado por agua nueva, mientras que los torrentes de vapor a 0,03 atm producidos continuamente se precipitarán hacia el agua de condensación a través de turbinas de construcción adecuada a este soplo casi inmaterial.
Si suponemos que el agua superficial se enfría de 5° al hervir, lo que no reduce demasiado su presión de vapor; un metro cúbico de esta agua proporcionará teóricamente la enorme energía de 100.000 kg. m, equivalente a la que produciría ese metro cúbico al caer 100 m.
Vemos cómo el proyecto Claude-Boucherot supera en interés el uso de las mareas, donde este mismo metro cúbico produciría como máximo —por lo demás con una irregularidad deplorable— ¡Un trabajo medio más de treinta veces menor!
Con el proceso Claude-Boucherot, para un caudal de 1.000 m3/s, la POTENCIA NETA de la planta sería de 400.000 kW.
Objeciones
No podían dejar de plantearse objeciones a un proyecto de tal envergadura y, en primer lugar, la posibilidad de obtener fuerza motriz industrialmente con una presión tan baja como 0,03 atm, mientras que las turbinas modernas se construyen para funcionar bajo una presión del orden de 20 atm.
A esto la termodinámica responde que si consideramos un kilogramo de vapor a 0,03 atm y cuya presión es, por tanto, 700 veces menor que la del vapor a 20 atm, este kilogramo producirá un trabajo que será; no la setecienta parte, sino la quinta parte de la que produciría este vapor a 20 atm, expandiéndose de 20 a 0,2 atm.
Esta conclusión teórica e inesperada sorprendió tanto a los dos inventores que admitieron haber realizado el experimento descrito anteriormente por simple curiosidad.
Ante el éxito de la prueba llevada a cabo en la Academia de Ciencias, los cuestionadores objetaron nuevamente que si era posible tener éxito con un pequeño experimento de demostración, sería imposible establecer una operación industrial que tuviera un rendimiento adecuado.
Nos parece más lógico pensar que el funcionamiento de las turbinas industriales ofrecerá menos dificultades que el del pequeño dispositivo presentado en el Instituto y cuya eficiencia era necesariamente pobre, ya que funcionaba lejos de su velocidad de funcionamiento.
Se ha hecho una objeción más seria respecto de la dificultad de llegar a aguas profundas. Lamentablemente, la experiencia ha demostrado que sumergir el tubo destinado a llevar esta agua profunda a la fábrica presentaba grandes riesgos.
Pero, una vez establecido el tubo, la inaccesibilidad de las aguas profundas es sólo aparente, porque el canal, de sección suficiente y aislado para impedir el calentamiento de las aguas que contiene, las eleva sin esfuerzo en virtud del principio de vasos comunicantes. Es suficiente bombear estas aguas como se bombearía en el mar, excepto que en el equilibrio las aguas profundas más densas se detendrán en la tubería aproximadamente a un metro por debajo de la superficie del mar.
Los primeros intentos de Ougrée.
Antes de intentar establecer una planta de vapor oceánico en regiones tropicales, los señores Claude y Boucherot realizaron pruebas industriales en Bélgica, en la fábrica Ougrée de la empresa Ougrée-Marihaye.
El agua fría era la del Mosa que se bombeaba directamente desde el río. El agua caliente procedía de la misma fuente y se calentaba, utilizando el calor residual de la fábrica, a una temperatura unos veinte grados superior a la del agua fría extraída directamente.
Las pruebas demostraron que el vapor producido por la ebullición del agua caliente a presión reducida y condensada en agua fría, permitía accionar una turbina de aproximadamente 80 hp, que giraba a 5.000 revoluciones por minuto acoplada a un generador eléctrico industrial.
El 1 de junio de 1928, una comisión compuesta por miembros de la Academia de Ciencias y por empresarios constató el funcionamiento plenamente satisfactorio de la instalación de Ougrée.
“El manejo de esta máquina es fácil”, afirmó uno de los técnicos más eminentes del Instituto, el señor Henry Le Chatelier. Todo lo que hay que hacer es frenar la bomba que suministra agua al condensador para ver inmediatamente cómo la turbina se ralentiza y finalmente se detiene tan pronto como las presiones son iguales en ambos lados del disco giratorio. Fácilmente arranca de nuevo cuando reinicias el suministro de agua fría.
“Se alcanzó la velocidad necesaria de 5.000 revoluciones por minuto sin ninguna vibración perjudicial. No notamos ningún incidente adverso, lo cual es muy raro la primera vez que se realiza un experimento en público. Esta máquina da la impresión de absoluta seguridad operativa.”
Después de tal éxito, había llegado el momento de ver cómo se podía hacer en la práctica la extracción de agua fría de una profundidad suficiente y producir fuerza motriz en enormes cantidades, por la combinación de esta agua fría con el agua relativamente cálida de la superficie.
La instalación en Cuba de la planta de vapor oceánico.
El Sr. Georges Claude se comprometió entonces a transportar los aparatos del experimento Ougrée a la Bahía de Matanzas, en Cuba, para suministrarles agua fría submarina a través de una tubería de 2.906 metros de largo y 2 m. de diámetro.
La Bahía de Matanzas fue elegida como ubicación para la construcción de la primera fábrica de Claude- Boucherot, por estar resguardada de la Corriente del Golfo.
La conexión de los elementos de tubería, de 22 m de longitud cada uno, tuvo que realizarse en el fondo mismo de la bahía cerca de Matanzas, para constituir la tubería flotante, que tuvo que ser remolcada hacia la fábrica y sumergida. Debido a condiciones climáticas anormales y circunstancias que retrasaron significativamente la finalización del tubo, éste fue destruido durante el transporte por mar a finales de agosto de 1929.
En 1929, salvo algunos raros períodos, dice el señor Claude, y salvo noches generalmente tranquilas, el mar seguía, según la opinión general, anormalmente agitado en el fondo de la bahía; desde nuestras primeras pruebas, un tramo de tubo montado frente al muelle de la Línea Munson fue destruido por una marejada relativamente fuerte.
Próximamente, tendré que abandonar la operación del montaje del tubo en estas condiciones y pensar en complementar el efecto insuficiente de la posición de Matanzas protegiendo el emplazamiento del montaje mediante una estacada de 500 metros de largo formada por una doble hilera de grandes flotadores de acero, dotados de amortiguadores.
Después del retraso excesivamente largo que ha requerido la finalización de esta importante obra, debo señalar que, muy eficaz contra la agitación superficial de las olas, actúa muy poco contra el oleaje de fondo: el 12 de julio, otro tramo de tubo montado en su refugio resulta a su vez dañado.
Tengo que afrontar los hechos: no podremos llevar el tubo a la bahía. Sólo me parece posible una solución, ya comprometida por el período tardío: realizar el montaje en la superficie de las aguas del río Canímar, que desemboca en la bahía, a 6 km al este de Matanzas.
Esto conlleva importantes complicaciones, como el dragado de 50 m de la barra de arena que bloquea la desembocadura del río. Por otro lado, los meandros del mismo no nos supondrán ninguna molestia, gracias a la flexibilidad del tubo; y a pesar de las corrientes rápidas y variables bajo el efecto combinado de la marea y las lluvias torrenciales, se fijará con bastante facilidad en medio del río, a medida que se alarga mediante numerosos amarres.
Esta vez, el trabajo avanza rápidamente. Iniciado el 27 de julio, lo suficientemente lejos de la desembocadura para quedar completamente resguardado de las olas, el montaje finalizó el 28 de agosto. El día 29, el tubo flotante, arrastrado por una grúa fija y guiado por varios remolcadores, fue bajado lenta y exitosamente por el río lo más cerca posible del mar, para no tener más que lanzarse mar adentro el día elegido: pero, a partir de este momento, vuelve a manifestarse la agitación marina, la amenaza de destrucción si el tiempo empeora… y la mala temporada se acerca. Por tanto, es OBLIGACIÓN terminar rápidamente.
Sin embargo, al día siguiente 30 de agosto debimos de partir aunque estuviera el mar agitado, porque se pronosticaban cuatro días de mal tiempo. De los cuarenta amarres que sujetaban la tubería, se desprendieron treinta y cinco; ya sea por órdenes mal dadas o transmitidas, o por malentendidos, de los ocho remolcadores que debían de guiar el tubo en medio del Canímar en su descenso, faltaron cuatro en el momento de la salida.
A pesar de los riesgos y casi al ordenar un nuevo amarre, vino alguien a decirme que de las cinco líneas de amarre que quedaban, una se acababa de romper; el tubo sería arrojado al banco. Entonces me resigné, casi al anochecer, a dar la orden de partir.
El inmenso tubo, sin embargo, arrancó magníficamente bajo la tracción de un remolcador oceánico de 1.200 CV; cruzó sin incidentes a una velocidad de más de 4 m/s y ya penetraba ampliamente en el mar, cuando el desvío inicial, que no pudo ser corregido por los escasos remolcadores, aumentó y provocó que el tubo encallase en la orilla no dragada de la barra de arena.
A medida que la parte trasera continúa moviéndose, el tubo se pliega casi por completo, provocando graves daños.
Sin embargo, nuestros esfuerzos lograron durante la noche, con la marea creciente, despejar el tubo; incluso parece recuperarse, gracias a su estructura de acordeón, y, alrededor de las 2 de la madrugada sale íntegramente del Rio, camino a la fábrica.
Pero, probablemente, el desgarro recibido hizo su efecto gracias a que el mar era bastante fuerte, y 2 km más adelante se produjo un naufragio a una profundidad de 200 o 300 m.
“Esta es la situación, concluye Georges Claude; la historia de este primer intento, ni más ni menos feliz que las tantas interrogantes de su comienzo.”
Un segundo fracaso no desanimó al gran científico quien finalmente recibió, el pasado mes de agosto, la recompensa a sus esfuerzos.
En los primeros días de octubre, frente a numerosos miembros de la Academia de Ciencias y de la Sociedad de Ingenieros de La Habana, se realizó con mayor éxito una demostración pública de la planta de vapor oceánico.
La diferencia de temperatura entre el agua superficial y el agua extraída a una profundidad de 600 m fue de sólo 11,5°C debido a las fluctuaciones de la Corriente del Golfo. Se obtuvo una potencia de aproximadamente 15 kW. La planta se paraba y se reiniciaba a voluntad con la mayor facilidad.
En Matanzas se realiza una experiencia científica de interés mundial.1
El mundo científico tiene fija su mirada en la experiencia que después del primero e inesperado fracaso, acomete por segunda vez el sabio físico francés Mr. Georges Claude, en la bahía de Matanzas.
Mr. Claude, de renombre universal como hombre de ciencias, concibió la idea genial de aprovechar la diferencia de temperatura entre las aguas de la superficie y del fondo de los mares tropicales, para poner en movimiento una fábrica de energía industrial.
El fundamento de su proyecto radica en utilizar una caldera sin hogar, alimentada con el agua de la superficie, de una temperatura de 30 grados, que suministre una presión continua, y el vapor así obtenido emplearlo para una turbina en contacto con el agua del fondo, más fría, que… alcanza a 5 grados.
El plan así formado hubo de sorprender a los científicos, pero un detenido estudio de sus posibilidades convenció a los expertos de que era practicable y que sus dificultades estribaban únicamente en su realización mecánica.
Mr. Claude eligió para poner en planta su experiencia las costas de Cuba, después de un concienzudo estudio de los problemas geológicos y oceanográficos, se decidió por la amplia bahía de Matanzas. El río Canímar, largo de unos veinticinco kilómetros, ocho de ellos navegables, tuvo la preferencia del sabio galo para hacer su experimento. Se importaron los tubos, se hicieron des…, construyó la fábrica transformadora y se ultimaron todos los detalles que asegurasen el éxito.
El personal fué entrenado cuidadosamente, como lo de… la importancia de la tentativa y el prestigio científico de su director, empeñado en evitar un fracaso que, además de la pérdida económica, podía traducirse en descredito para su invención.
Se trataba de que el enorme tubo, una vez unido en todos sus tramos y …entemente soldado, mantenido a flote por medio de balones y remolcadores, fuese sumergido precisamente de una sola vez, con cuidado exquisito, para asegurar el buen resultado de la empresa.
Desgraciadamente, pese a todos los cuidados, los planes fallaron y una parte del tubo “naufragó” y dejó inutilizado el resto del conducto. La tentativa había fracasado y era necesario empezar de nuevo.
Mr. Claude no se desanimó, animado como estaba de fe ciega en el éxito de su idea, y comenzó a preparar la segunda intentona, que será puesta en práctica dentro de breve plazo.
En estos días la prensa diaria ha estado informando de los problemas surgidos en Matanzas al margen de la reanudación de los trabajos, debido a que los obreros escogidos eran extranjeros y se prescindía de los cubanos. Parece, sin embargo, que se ha llegado a un arreglo de la cuestión y que la obra seguirá adelante.
De desear es que llegue a término con toda felicidad, porque posiblemente en el buen éxito del proyecto de Mr. Claude habrá nuevas y quizá si insospechadas fuentes de recursos y de actividades productivas.
Disertará M. Claude en la Academia.2
Los técnicos en Washington desconfían del resultado práctico del invento.
El doctor George Claude, ocupará mañana a las nueve de la noche la docta tribuna de la Academia de Ciencias Médicas, Físicas y Naturales de la Habana, para ofrecer una demostración experimental de su descubrimiento para utilizar la diferencia de temperaturas profunda y superficial de nuestros mares como fuente de energía.
Matanzas, octubre 7.
El Primer Magistrado de la Nación ha dirigido en el día de hoy un expresivo despacho telegráfico al sabio francés M. Claude, felicitándolo por el brillante triunfo obtenido ayer, al realizar la prueba oficial de su invento. Dice así el telegrama:
“M. C. Claude. —Matanzas. —Como prueba magnífica del esfuerzo nuestro, de prosperar en todos los ordenes de las actividades humanas surge ante la admiración nacional del triunfo esplendido del triunfo suyo. Acepte, con votos sinceros por la rápida adaptación de los procedimientos científicos ideados por usted, cordial felicitación en nombre del pueblo y gobierno de Cuba, como la mía personal, por la cristalización del maravilloso invento que ensalzará el mundo entero, revolucionando las industrias nacionales y afianzando la era de progreso y prosperidad de nuestra República. —F. —Gerardo Machado.”
El sabio francés en contestación dirigió al Presidente el siguiente telegrama:
“Honorable señor Presidente de la República. —Palacio presidencial. Habana. Estoy altamente agradecido y honrado por sus sinceras felicitaciones. Fdo. M. Georges Claude.”
En Washington
Washington, octubre. —Servicio Especial.
Los peritos del gobiernos declaran que el experimento del profesor francés Georges Claude, consistente en producir energía eléctrica utilizando las corrientes submarinas es “científicamente interesante, pero está muy lejos de garantizar que podrán construirse plantas hidroeléctricas de ese tipo en todo el litoral del Atlántico”.
Los expertos en energía eléctrica han reconocido desde hace mucho tiempo que utilizando la diferencia de temperaturas del agua puede generarse vapor y mover una turbina lo cual es un excelente principio científico, pero dudan de que ese método sea aprovechable comercialmente.
Dicen que el costo de la energía que se produce por el sistema Claude, lo hace económicamente impracticable. Declaran los físicos que ellos no ponen en duda el éxito del experimento de Claude que mantuvo encendidos 40 bombillos de 500 bujías cada uno duran media hora.
El doctor J. W. Humpheys, físico del Negociado de Aguas, declaró que existen dudas acerca de que Claude pudiera producir más energía de la que necesitó para bombear el agua desde una profundidad de 1.800 a 2.00 pies, agregando: “Hay muchas maneras de extraer energía eléctrica de la naturaleza, pero lo difícil es que casi siempre el gasto es mayor que el valor de la energía producida”.
Agregó que para obtener electricidad suficiente para alumbrar a una ciudad como La Habana se necesitaría una planta muy complicada y costosa, asegurando que tal vez la construida resulte económicamente un fracaso.
Bibliografía y notas
- “En Matanzas se realiza una experiencia científica de interés mundial”. Revista Carteles. Volumen XV, núm. 7, 16 de febrero 1930. ↩︎
- “Disertará M. Claude en la Academia”. Diario La Lucha. Año LL, núm. 163, 8 de octubre 1930, pp. 1, 8. ↩︎
- Roger Simonet. «Grâce à l’usine à vapeur d’océan de MM. G. Claude et P. Boucherot, les mers tropicales seront demain d’inépuisables sources d’énergie». Revista Sciences et voyages, n° 585 (1930).
- Roger Simonet. Grâce à l’usine à vapeur d’océan de MM. G. Claude et P. Boucherot, les mers tropicales seront demain d’inépuisables sources d’énergie [en línea]. , 2015. [Consulta: 20 enero 2017]. Disponible en: http://sciences.gloubik.info/spip.php?article1751#la_chaleur_solaire_source_de_toute_energie
- “Claude’s Ocean Power Plant Connected to Deep Sea Pipe”. Science News Letter. Vol. XVIII, Núm. 495, 4 de octubre 1930.
Nous remercions a Mr. Denis Blaizot pour bien vouloir partager cet article. Se agradece al señor Denis Blaizot por compartir el artículo.
De interés: Georges Claude el francés que regaló una piscina a Matanzas
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