EL MOTOR AUTO-ACTUANTE DE TESLA

En junio del año 1900, Nikola Tesla publicó un artículo en la revista Siglo titulado: “Los problemas del aumento de la energía humana.”Nunca en adelante o desde entonces ha habido una discusión exhaustiva y magistral de cómo extraer energía útil del medio ambiente. En su formato de revista original, este artículo es de 31 páginas de longitud, y después de discutir todos los métodos conocidos para la generación de energía en aquel entonces en uso, Tesla comienza una discusión de "una desviación de los métodos conocidos ó la posibilidad del auto abastecimiento de un motor como la forma ideal de obtener movimiento de poder energético autónomo. Las siguientes citas son extraídas de esta sección del artículo:

"…Un estudio de las diversas formas de utilizar la energía del medio me convenció, y para llegar a una solución práctica, un cambio radical de los métodos entonces conocido había que realizar. “…El molino de viento, el motor solar, el motor impulsado por el calor terrestre, tenía sus limitaciones en cantidad y momentos de energía que puede obtenerse.Alguna nueva forma tenía que ser descubierta que nos permita obtener más energía. ""…El problema era descubrir un método nuevo que permita utilizar más energía térmica del medio y también arrastrar la misma a un ritmo más rápido" "…Yo estaba en vano tratando de hacerse una idea de cómo esto podría llevarse a cabo cuando leí algunas declaraciones de Carnot y Lord Kelvin que significa prácticamente que es imposible un mecanismo inanimado o una máquina de acción automática para enfriar una parte del medio ambiente por debajo de la temperatura de los alrededores y operarla por el calor extraído.”“…Estas declaraciones me interesaban intensamente; evidentemente un ser vivo podía hacer esto mismo y desde las experiencias de mis primeros años de vida me convenció de que un ser vivo es sólo una autómata o lo contrario un "motor auto accionado” por lo cual llego a la conclusión de que era posible construir una máquina que hiciera lo mismo.”"…Supongamos que una temperatura extremadamente baja podría ser gestionada por un proceso en un espacio dado como el medio que nos rodea y a continuación sea obligada a prestarle el calor lo que podría convertirse en forma mecánica o de otro tipo de energía y utilizarlo. Al darse cuenta de esto debe ser activado para poder llegar a cualquier punto del globo terráqueo suministro continuo de energía, de día y de noche. ""…Una investigación acerca de los principios en juego y el cálculo ahora demuestran que el resultado de esto no se pudo llevar a cabo con las máquinas ordinarias de la época de manera práctica, como lo había esperado en un principio y esto me llevó como a un siguiente paso hacia el estudio de un tipo de motor generalmente del tipo "turbina" que al principio parecía ofrecer mejores posibilidades de una realización de la idea. ""…Mis conclusiones mostraron que si un motor de un tipo peculiar podría ser llevado a un alto grado de perfección, el plan que había fue concebido de realización, y decidí seguir adelante con la el desarrollo de este tipo de motor, el objeto principal de las cuales fue asegurar la mayor economía de la transformación del calor en energía mecánica. "

A principios de 1895, el Dr. Carl Linde anunció la licuefacción del aire por un proceso de auto-enfriamiento, lo que demuestra que era posible para continuar el enfriamiento hasta que la licuefacción del aire que se llevó a cabo.

“…Esta fue la única prueba experimental que yo todavía estaba queriendo que la energía se puede obtener a partir del medio de la forma contemplada por mí, tarea en la que he trabajado tanto tiempo y sigue estando por hacer. Una serie de detalles técnicos todavía no se han perfeccionado y algunas dificultades de naturaleza diferente son dominadas.”“…Es el cuarto trimestre de 1995 y tengo la esperanza de producir una máquina de acción automática derivada de la energía del medio ambiente durante mucho tiempo, sin embargo, aun cuando todas mis expectativas deban materializarse”.

La idea de Testa fue radical, diseño de una máquina alimentada por el calor residente en el aire ambiente que produjo una salida de energía mecánica y refrigeración al mismo tiempo, llamándola “la ideal manera de obtener fuerza motriz "; tal máquina sería capaz de producir energía útil en cualquier momento de día o de noche y en cualquier ubicación del mundo, aprovechando la vasta reserva de calor de la atmósfera terrestre. Trabajó durante años para lograr este objetivo y absolutamente convencido de sí mismo por el poder de su propia casi infalible lógica de su realidad potencial dedicó muchos de sus pensamiento a este maquina.

Tesla era un maestro pensador e inventor. Su mente penetró la solución última de las necesidades de energía de la humanidad. Como un Sherlock Holmes científico usando el poder de su deducción, cuando todos los "improbables" y los "imposibles" eran retirados, lo que quedaba debía ser la solución. El calor atmosférico era el más grande recipiente de energía del planeta sin ser abierto. Tesla se rehusó a dejar pasar lo obvio. Él era ese raro pez capaz de contemplar el agua en la que

nada. Pocos fueron capaces de seguir sus ideas. Más pocos aún fueron capaces de continuar su trabajo. Cuando leí por primera vez su artículo de la revista Century Magazine, me fascinó la sección de los motores "auto actuantes". Pero la idea de Tesla de ganar energía al descargar calor en un "punto frío" inextinguible parecía irrealizable. Que se sepa, nunca Testa pudo terminar el trabajo de esta invención, pero sus esfuerzos pioneros claramente concibieron la idea en su totalidad y resolvieron la mayoría de los problemas de ingeniería. Afortunadamente, otras mentes no fueron tan cerradas.

Para comenzar a comprender las ideas de Tesla, primero veamos los fundamentos de la dinámica de fluidos:

Si un fluido gaseoso (como el aire) es confinado en un espacio cerrado, tres propiedades de este gas se hacen interdependientes una de otra:

1) Volumen o cuánto espacio ocupa.

2) Temperatura, o cuánto calor contiene.

3) Presión, o cuánta fuerza ejerce sobre las paredes del recipiente.

Por ejemplo, si el recipiente permanece del mismo tamaño e incrementamos la temperatura del aire dentro, la presión que ejerce sobre las paredes también incrementa. De la misma forma, si el volumen permanece igual y reducimos la presión, la temperatura también se reduce. Por el contrario, si incrementamos el volumen, ya sea la temperatura o la presión bajarán (o ambas). De esto podemos ver que la temperatura y la presión están directamente relacionadas una con otra, pero están inversamente relacionadas con el volumen. Así es como el Dr. Carl Linde licuó el aire con su proceso "auto enfriador". Manipulando la presión y el volumen de una cantidad de aire gaseoso, fue capaz de licuar una parte de él al tomar ventaja de estos principios.

Hace cien años, esto fué un logro sorprendente. Hoy, estos procesos son usados comercialmente todos los días. Para ilustrar eso, no necesitamos ir más lejos que ver un catálogo de novedades disponibles por correo. Muchos gases comprimidos están disponibles hoy. Uno de ellos es el dióxido de carbono. Por menos de $30 dólares, se puede comprar una boquilla especial que se conecta a un recipiente de dióxido de carbono comprimido. Cuando el gas se libera a través de esta boquilla, se forma "hielo seco". Al dióxido de carbono comprimido a temperatura ambiente, cuando se le permite expandirse rápidamente bajo condiciones controladas se refrigera a sí mismo formando "hielo seco". Por este método cerca del 20% de los gases comprimidos pueden ser licuados, o en este caso, solidificados. Esto ilustra a lo que Tesla se refiere con un proceso "auto enfriador" que permitió al Dr. Carl Linde licuar aire en 1895. Tesla inmediatamente entendió las implicaciones y afirmó que su invención podía ser diseñada para funcionar con aire líquido, pero que "su temperatura es innecesariamente baja". Todo lo que se necesitaba era un fluido de trabajo que cambiara de gas a líquido a una temperatura por debajo del ambiente.

El proceso del Dr. Linde requería una entrada de energía mecánica para comprimir el aire, pero Tesla sabía que los procesos mecánicos eran reversibles. La máquina que se imaginó usaba los métodos descubiertos por el Dr. Linde, pero los trabajaba al revés. Para entender cómo puede hacerse esto, no necesitamos ir más lejos que el botiquín de medicinas. Si se talla alcohol izo propílico en la piel se "siente frío". Se siente frío porque se está evaporando por un cambio en la presión de vapor entre la "botella cerrada" y el aire libre y este cambio de presión "fuerza" a que tome lugar la evaporación; pero para que se evapore el alcohol (que cambie de líquido a gas) necesita calor ya que no hay una fuente de calor disponible debe obtener el calor necesario del medio ambiente inmediato, así que lo extrae de tu piel y por eso es que se siente frío(refrigeración).

Lo creas o no, Tesla vio una máquina en todo esto y la parte de la ecuación que no es tan aparente aquí, es que el volumen de espacio ocupado por el alcohol evaporándose que se incrementa dramáticamente. Este volumen de gas incrementándose podría ser confinado para formar una presión que pudiera mover un motor. Tesla lo vio todo, y sabía lo que decía, entonces pasó años tratando de resolver todos los problemas de ingeniería asociados con ello para que la sociedad futura pudiera tener todas sus necesidades de energía suministradas por este proceso.

Así que ¿cómo realmente se mira el motor "auto actuante" de Tesla? Para poder visualizar esto, podría ayudar primero revisar los funcionamientos de dos clases de sistemas de calor que operan en "dos fases fluidas". El primero es un motor de vapor y el segundo es una bomba de calor.

En la Figura 1 el agua es hervida en la caldera para convertirse en vapor presurizado y este vapor de alta temperatura y alta presión se usa entonces para mover un motor de turbina para convertir su la presión en trabajo mecánico y al salir de la turbina se le permite bajar su temperatura su presión enfriándose todavía más en el condensador y convirtiéndose en líquido nuevamente que mediante la bomba es bombeado nuevamente en la caldera y el ciclo comienza nuevamente (se puede ver fácilmente que el sistema recibe calor en la caldera y produce calor en el condensador).

La Figura 2 es un diagrama de una bomba de calor donde el vapor de baja temperatura y presión entra al compresor y es comprimido a alta presión y temperatura; entonces este vapor es condensado en líquido en el condensador cediendo temperatura y luego este líquido es presurizado y acelerado a través de una boquilla especial para bajarle nuevamente la presión y la temperatura y liberar la presión que permite a una parte del líquido evaporizarse quedando este “fluido en dos fases”, parte líquida y parte vapor. Luego entra al evaporador en el cual lo que queda de líquido es hervido y el vapor resultante de baja presión entra nuevamente al compresor completando el ciclo (podemos ver que el sistema recibe calor en el evaporador y produce calor en el condensador).

Hay un alto grado de similitud entre estos dos sistemas porque ambos tienen un punto en el que se absorbe calor (caldera y evaporador), y ambos tienen un punto donde se libera calor (condensadores) y un punto donde el fluido de trabajo es presurizado para completar el ciclo (bomba y compresor).

En el motor de vapor la energía calorífica se agrega al sistema en la caldera y la energía mecánica se retira del sistema en la turbina, entonces aquella cantidad de calor que no fué exitosamente convertida en energía mecánica en la turbina se tira hacia el exterior en el condensador y representa una pérdida de eficiencia del sistema.

En la bomba de calor la energía mecánica se agrega al sistema en el compresor y la energía térmica se retira del sistema en el condensador, entonces esa cantidad de líquido que se vaporiza en la boquilla representa una pérdida de eficiencia ya que no se absorbe calor del medio ambiente para crear la vaporización.

La diferencia principal entre estos dos sistemas es que el motor de vapor funciona con un fluido de trabajo (agua) que cambia de fase líquida a una gaseosa a 100º Centígrados, mientras que la bomba de calor funciona con un fluido de trabajo (freón) que cambia de fase de líquida a gaseosa a -46º Celsius. El motor "auto actuante" de Tesla es un híbrido único entre estos dos sistemas, porque Tesla sabía que su sistema debía funcionar y tenía que ser mucho más eficiente que los sistemas estándares. En nuestro ejemplo del motor de vapor, por ejemplo, si pudiéramos eliminar el condensador, el sistema sería más eficiente y en el otro ejemplo de la bomba de calor, si integráramos la boquilla en el evaporador para que ahí ocurriera la expansión, el sistema sería más eficiente. Estas son las clases de problemas de ingeniería que Tesla intentaba resolver.

Tomando elementos de estos dos sistemas, podemos comenzar a entender lo que Tesla había descubierto, entonces en la Figura 3 se muestra tal sistema que funciona en base a un gas que cambia de fase a baja temperatura, como el freón.

El primer elemento funciona como una combinación de bomba y compresor y su función es tomar el "fluido en dos fases", parte líquida y parte vapor y comprimirlo hasta que sea 100% líquido, entonces el siguiente elemento del sistema es en realidad un intercambiador de calor que le permite al fluido de trabajo absorber calor del ambiente sin hervir. Por la parte externa el intercambiador (que actúa como un evaporador) se enfría y produce efectos refrigerantes y por la parte interna el fluido de trabajo aumenta su potencial de calor almacenado para llegar al siguiente elemento que es la boquilla o válvula de expansión que permite al líquido presurizado experimentar una rápida caída de presión que promueve una vaporización instantánea de parte del fluido de trabajo y como aquí no hay una fuente de calor, el calor de su vaporización proviene del calor almacenado en el mismo fluido que se obtuvo en el intercambiador, por esto la rápida expansión de vapor y líquido combinados es aprovechada instantáneamente también por el siguiente elemento del sistema que es la turbina.

Este sistema debe ser capaz de operar eficientemente con el gas parte líquido y parte vapor que pasa a través de él y cuando concluye la expansión volumétrica del "fluido en dos fases" este es recomprimido en líquido y el ciclo comienza de nuevo. Tesla alcanzó a ver que su turbina produciría más energía mecánica de la que el compresor requería para moverse de modo que el sistema produciría una ganancia neta de energía mecánica y a diferencia de los dos sistemas anteriores el motor auto actuante de Tesla no tiene condensador porque el calor no utilizado no se desperdicia ya que al absorber la energía térmica del ambiente y retirar la energía mecánica en la turbina, todo el calor potencial restante en el fluido de trabajo se recicla para la siguiente vuelta del mismo.

Todo esto es una idea sorprendente pero ¿funciona? ¿Se pueden realmente alcanzar las eficiencias necesarias para un sistema así?

En los años 30's, un ingeniero austríaco llamado Rudolf Doczekal exitosamente construyó un motor de vapor que funcionaba con una combinación de agua y benceno y para su sorpresa podía funcionar con o sin el condensador en el sistema y su eficiencia estaba muy por encima de lo calculado por el ciclo máximo de Carnot y las leyes termodinámicas, entonces se le otorgó una patente por su sistema en 1939 (Proceso Productor de Energía, por Rudolf Doczekal).

Tomó39 años, y alguien más para probarlo, pero Tesla tenía razón; un motor de alta eficiencia podía funcionar sin un condensador.

¿Hay algún aparato que pueda eficientemente comprimir el "fluido de dos fases" de vuelta a líquido?

La respuesta es sí, el compresor de tornillo Copeland puede realizar esta función.

¿Hay alguna turbina que pueda eficientemente funcionar con el rápidamente expansivo "fluido de dos fases"?

Nuevamente, la respuesta es sí; las turbinas de impulso construidas con las boquillas de expansión de presión directamente en la carcasa pueden desarrollar esta función de modo que toda la expansión del fluido ocurra dentro de la propia turbina. De hecho todos los otros problemas de ingeniería han sido resueltos.

Hoy hay modelos funcionando de máquinas que convierten la temperatura ambiente del aire en energía mecánica, al tiempo que crean refrigeración como un subproducto, cien años después de que Tesla identificó la "forma ideal de ganar fuerza motriz" del gigantesco recipiente de calor atmosférico. Obviamente, los detalles funcionales de estas máquinas son complicados pero el lector promedio no tendrá un entendimiento completo de ellos sin un considerable estudio. Aún así, los principios básicos sobre los que operan han sido delineados aquí con sólo una leve simplificación.

Para junio de 1995, hay dos procesos levemente diferentes siendo estudiados que arrojan los mismos resultados básicos. El primero es una máquina diseñada por un físico alemán, el Dr. Bernhard Schaeffer, junto con un inventor ruso, Albert Serogodski, desarrollándola en base al trabajo pionero de Doczekal. Su última máquina ha obtenido la patente alemana número DE4244016A1 y es capaz de ser empaquetada como un refrigerador que produce electricidad en lugar de consumirla. El otro desarrollo está basado en el trabajo de un ingeniero canadiense, George Wiseman, basándose más directamente en las ideas de Tesla ha escrito tres libros que completamente describen los principios de su sorprendente invención "Serie de la Tecnología del Calor", Libro 1, Libro 2, y Libro 3 son algo que debe leer cualquiera interesado en este asunto. En estos libros, se exploran diseños de turbinas junto con modelos matemáticos completos del sistema.

Hace cien años, Nikola Tesla descubrió la máxima forma de conducir la energía solar convirtiendo la temperatura ambiente del aire en energía mecánica. Describió el método completo e inclusive resolvió muchas de las dificultades él mismo, pero fuerzas externas a él durante su vida le impidieron terminar su trabajo y su motor "auto actuante" es una verdadera planta de fuerza que no utiliza combustible capaz de producir energía útil en cualquier lugar del planeta, a cualquier hora del día o la noche, teniendo que transcurrir cien años para que otros terminen su trabajo. Aún cuando no deseo minimizar la irremplazable y sobresaliente contribución de otros; aún así, es a Tesla a quien el futuro debe agradecer una vez más.

Cuando Tesla concibió por primera vez su invención, comenzó por decidir que las suposiciones básicas encerradas en la "Segunda Ley de la Termodinámica" no eran universalmente ciertas y por lo tanto no podían actuar como un caso limitante ni absoluto y estas suposiciones están cimentadas hoy en nuestras vidas por la idea de que si quiero que la temperatura de mi entorno sea más caliente o más fría que la del medio ambiente, tengo que gastar energía para hacerlo, pero Tesla no tuvo

miedo de cuestionar, e inclusive en no estar de acuerdo, con estas suposiciones. Aún la estatura y "autoridad" histórica de Sadi Carnot y Lord Kelvin, cuyo trabajo fué la base de las "Leyes de la Termodinámica", no lo intimidaron porque tenía la disposición de volver a pensar todos los fundamentos a la luz de sus propios experimentos y deducciones, y hacer sus propios cálculos y al hacerlo fué capaz deconcebir un invento que ha tomado 100 años crear.

Referencias:

Enciclopedia Británica, sección de Termodinámica, edición 1989. Asociación Planetaria para la Energía Limpia, Revista PACE, Vol. 8, #2, Feb., 1995. Schaeffer, B. and Bauer, W. D., "Como ganar energía con un ciclo adiabático-isocórico-adiabático sobre estado labiles

del diagrama P-V", WDB-Verlag, 1991. Tesla, Nikola, "Los problemas de incrementar la energía humana", la revista mensual ilustrada Century Magazine, junio,

1900. Wisemann, George, Tecnología del Calor, Libros 1, 2, y 3, Eagle Research, 1994.

Peter Lindemann se interesó en la energía alternativa y tecnologías de la salud en 1973. Se unió a BSRF en 1975, estudiando radiotécnica, biocircuitos, implosión, y temas relacionados. Su primer artículo fué publicado en Borderlands en 1986 sobre dispositivos ELF. En 1988, se unió a la mesa directiva de BSRF así como también ayudó a supervisar las investigaciones en los Laboratorios Borderland. Desde ese entonces ha escrito 14 columnas en Fizix Korner, y contribuído numerosos artículos en investigación de MWO, radiónica, y energía libre.