De hecho, aunque es algo que estudiamos todos, o casi todos, en las clases de física del instituto, pocos se acuerdan poco después del examen de lo que representa la unidad de potencia. Así que como breve parón, y con motivo de un re-encuentro con conceptos básicos de la mecánica que vamos a tener a lo largo de las próximas semanas en forma de varios reportajes, te vamos a contar qué es y de dónde sale el caballo de vapor.
Vamos a hablar primero de algo de Historia, con un repaso rápido hasta el acuñamiento del término de «caballo de vapor».
Si te cito a James Watt, rápidamente asociarás en tu cabeza al ingeniero escocés con la máquina de vapor, como su inventor original. Pero la realidad histórica es bien distinta.
En el primer siglo de nuestra era, Herón de Alejandría describía en unos documentos la que es considerada la primera máquina movida por vapor. Se llamaba Eolípila, y consistía en una pequeña bola movida a reacción por dos chorros de vapor que salían por dos conductos acoplados a ella.
El aparato era una bonita muestra de ingeniería, pero no tenía aplicación práctica. Encontrar aplicaciones prácticas a los modelos de vapor llevaría siglos. Durante los siglos XV, XVI y XVII habría numerosos intentos de aplicar satisfactoriamente el diseño de distintos tipos de máquinas de vapor a procesos mecánicos, pero con ínfimo resultado.
No sería hasta 1.698 cuando Thomas Savery desarrollaría la primera gran aplicación práctica de una máquina de vapor de diseño propio. El objetivo de esta máquina era succionar agua en las minas, para permitir a los mineros trabajar cómodamente, dentro de lo que cabe, en los túneles. De hecho, Savery bautizaría a su máquina como «la amiga de los mineros».
Motor de vapor de Savery
Pero la máquina de Savery tenía muchas limitaciones de diseño. Sería otro Thomas, Newcomen, el que la perfeccionaría un poco más, ideando una máquina que creaba movimiento lineal en un vástago a partir del vacío creado en un pistón. La máquina de Newcomen fue la primera gran máquina de vapor instalada en varias localizaciones industriales.
Y en esas aparece James Watt. Watt, como tantos otros inventores geniales, lo que hizo fue tomar los conocimientos existentes en muchos frentes tecnológicos, absorbiendo «el estado de la técnica» y alinearlos con su visión para perfeccionar todo lo existente y crear sus propias máquinas de vapor.
Watt no sólo mejoraría el diseño de la máquina de Newcomen, creando la máquina de Wat (que gestionaba mejor el calor generado en la cámara de combustión, refrigerando y condensando el vapor para conseguir una mejor eficiencia energética), sino que patentaba sus inventos a gran velocidad, patentes que llegarían hasta 1.800. Ésto haría a Watt famoso, pero al mismo tiempo es criticado históricamente, pues debido a sus patentes, se considera que hubo un frenazo en el libre desarrollo de la tecnología, que hizo que la revolución industrial, en la que la máquina de vapor tomaría un papel fundamental, se retrasase algunos años.
James Watt, dibujo por Heny Howard, vía Wikipedia CC 2.0
Críticas al margen, volvamos al tema que nos ocupa, el caballo de vapor. James Watt necesitaba medir y conocer el rendimiento de distintas máquinas de vapor. Lo necesitaba para afinar más efectivamente las mejoras que estaba desarrollando para sus máquinas, y lo necesitaba también para demostrar a sus clientes que sus inventos eran mejores que los de los demás.
Así a Watt se le ocurrió comparar la potencia de la máquina de vapor con la potencia que ofrecía un caballo, creando la expresión «caballo de vapor» en 1.782.
Máquina de vapor de Watt
¿Pero, qué es la potencia? Por potencia entendemos la cantidad de trabajo que se realiza en una unidad determinada de tiempo. En cierto modo, si eres capaz de cortar cien zanahorias en daditos en una hora, y tu madre corta doscientas, tu madre es «el doble de potente», si tuviéramos una medida para ello…
Pero en el mundo práctico real, definimos trabajo como «fuerza aplicada a lo largo de una distancia». Vamos, empujar una caja de melocotones un metro se puede medir como «trabajo». Si arrastrar la caja de melocotones te cuesta una fuerza de 1 Newton, y lo desplazas un metro, estás generando 1 Julio de trabajo.
Para llegar a la denominación de potencia clásica del sistema internacional tenemos que introducir la variable del tiempo, como te decíamos más arriba. Así que si tiras de esa caja de melocotones con 1 newton de fuerza, la desplazas 1 metro y lo haces en un segundo, habrás generado una potencia media durante ese segundo de 1 vatio.
Pero cuando James Watt andaba entre máquinas de vapor, eso de los Newtons, los Julios y demás unidades del sistema internacional le daban un poco (o un mucho) igual. Watt quería comparar potencias con cosas de la vida cotidiana británica.
Así, la mejor comparación posible que se le ocurrió a Watt pasaba por comparar la potencia de sus máquinas y de las de los demás con la potencia que desarrollaba un caballo.
James definió (aquí simplificamos unidades para que todos nos entendamos) que la potencia de un caballo le permitía subir por un pozo una caja de unos 75 kilos a una velocidad de un metro por segundo (3,6 kilómetros por hora). Bueno, realmente sus medidas estaban hechas en «pies por segundo» para la velocidad, y el peso en libras. En la Europa continental emplearíamos las cifras que te he dado, que dan una potencia algo inferior, ya que «el caballo vapor británico» es 1,038 veces más potente que el Europeo debido al redondeo en las conversiones al sistema métrico internacional de pesos y velocidades (no tenía sentido definir el caballo de vapor europeo con un peso de 75 kilos con 300 gramos y la velocidad de 1,05 metros por segundo).
Ésto dio lugar a muchos chistes británicos típicos, haciendo ver que «el caballo británico, como todo lo británico, es mejor que el Europeo, pues es más potente».
Chascarrillos al margen, ésta es la historia que Watt desarrolló para definir al caballo de vapor, que desde ese preciso momento, y en virtud de que la máquina de Watt, amparada por sus patentes, se convirtió en el estándar comparativo, todos los británicos empezaron a usar esta medida para comparar potencias de máquinas.
Con el tiempo y con la llegada de los trenes de vapor, éstos siguieron midiendo la potencia de sus máquinas en estas cifras, y con la llegada de los motores de combustión interna, a efectos comparativos, se siguió usando esta unidad de medida.
Y así llegamos hasta nuestros días. Aunque los franceses lo han intentado mucho, el sistema internacional no ha logrado imponerse en la medida de potencias, y con la salvedad de Australia (donde la gente habla de kilovatios a la hora de hablar de la potencia de sus motores), el resto del planeta seguimos anclados a esta curiosa comparativa de la potencia de nuestros vehículos respecto a las capacidad de un caballo británico del siglo XVIII.
Curiosamente, con la llegada de los motores eléctricos, las cosas están a punto de cambiar. El mundo de la electricidad está mucho más influido por el Sistema Métrico Internacional, y en él es típico medir potencias en kW.
De hecho, en las notas de prensa de los fabricantes se empieza a mezclar alarmantemente y de manera difícil de comprender, potencias en CV para los motores de combustión con potencias en kW para los motores eléctricos.
¿Supondrán los coches eléctricos el relevo final para el viejo sistema de medida basado en caballos? Puede. Pero de lo que estamos seguros es de que a James Watt jamás se le habría ocurrido pensar cuando inventó su unidad de potencia que ésta tendría semejante difusión y comprensión por parte del público.
Artículo originalmente publicado en marzo de 2014, recuperado para Pistonudos
