La gran máquina de van Marum

La gran “máquina” de van Marum, sala Oval del Teylers Museum (Amsterdam)

A mediados del siglo XVIII ya se sabe producir electricidad con relativa facilidad y tal vez lo que es más interesante, cómo conservarla.

La “máquina eléctrica” evoluciona en formas pero sobre todo en tamaño y en mecanismos (correas, manivelas, frotadores, etc) para un mejor aprovechamiento del esfuerzo empleado en su accionamiento y conseguir una mayor cantidad de fluido eléctrico que se puede envasar en recipientes o botellas de Leyde.

Como la cantidad de electricidad crece con las dimensiones de los generadores electrostáticos también lo ha de hacer la capacidad de los acumuladores. Las pequeñas botellas iniciales aumentan hasta recipientes de considerables dimensiones y cuando también éstos se quedan pequeños se forman baterías uniendo las láminas metálicas interiores entre sí, mediante cables, y haciendo lo mismo con las exteriores. No se trata de otra cosa que lo que hoy conocemos como una asociación de condensadores en paralelo donde la capacidad del conjunto es la suma de las capacidades de los componentes.

En los grabados de la época se puede ver como cronológicamente las primeras “máquinas eléctricas”, superada la bola de azufre, van evolucionando en esferas, cilindros y sobre todo discos de vidrio, que giran sobre un eje horizontal y se cargan por el rozamiento de frotadores que presionan sobre las superficies en rotación.

Existen infinidad de dibujos que describen estas máquinas que proliferaron en el siglo XVIII y los museos de ciencia exhiben toda una gran variedad de ellas con datos sobre sus características y prestaciones.

A título de ejemplo se va a describir la más grande de todas las construidas y que se conserva en perfecto estado en el Teylers Museum (es el museo más antiguo de Holanda (1778), fundado por el mecenas Pieter Teyler van der Hulst (1702-1778), del que fue su primer director e impulsor Martinus van Marum) de la ciudad holandesa de Haarlem a unos 14 km de Amsterdam.

Montada sobre una mesa de 1,70 m de anchura por 0,75 m de profundidad y 0,92 m de altura, sostenida por 6 patas de vidrio de 5,7 cm de diámetro, está constituida por dos discos gemelos de 1,65 m de diámetro, también de vidrio, separados 19 cm el uno con el otro.

Sobre la mesa se apoyan cuatro pilares de vidrio que soportan los discos atravesados por un eje y sostenido por estos pilares.

Los discos son frotados por cuatro almohadillas de tafetán que presionan el vidrio. Un doble manubrio soportado por una estructura de madera que se apoya en otra mesa movía, por la acción de dos hombres, los discos. Las partes centrales de éstos estaban recubiertas por material resinoso que tenía la misión de absorber las vibraciones cuando a la máquina se le hacía girar rápidamente, mientras que la conexión entre el manubrio y el disco se hace mediante una junta universal Hooke.

La idea, el proyecto y la dirección del proceso de construcción se deben al ingenio del doctor Martins van Marum (1750-1837). La parte más delicada del proyecto fue la obtención de los discos. En Inglaterra se fabricaba cristal para experimentos eléctricos de una muy alta calidad pero el problema era que no eran capaces de construirlos de semejantes dimensiones. En una visita a París de van Marum le pusieron en contacto con el capataz de un importante taller que fabricaba discos de estas características en St. Gobain (Picardía). Este le garantizó que su fábrica podía fundir discos de hasta 1,90 m de diámetro de suficiente calidad para su proyecto. Finalmente los discos fueron encargados y presupuestados en 3000 libras (moneda francesa de la época).

El constructor de la máquina fue el inglés, fabricante de instrumentos para los gabinetes de física, John Cuthbertson, el cual se había instalado en Amsterdam en 1768.

La máquina se terminó de construir en abril de 1784 en el taller que John Cuthbertson tenía en Amsterdam y se grabó en la base de los soportes de la máquina la siguiente inscripción:

“J.Cuthbertson. Fecit Amsterdam . MDCCLXXXIV”.

Una vez probada fue depositada en el Teylers Museum el 24 de diciembre de ese mismo año. Entre este año y 1791 van Marum realizó modificaciones de mejora, sobre todo sobre los frotadores y las conexiones de los conductores. Los primitivos conductores se conservan en los almacenes del museo y los que se ven junto a la máquina son fruto de las modificaciones señaladas. Estos son esféricos y están soportados por columnas de cristal macizo (1,45 m de altura) que se apoyan en una hermosa base de madera de caoba que hace de aislante.

En la década de los setenta se realizó un riguroso estudio de esta máquina y se obtuvieron resultados altamente sorprendentes, sobre todo si se compara con otros instrumentos similares. Así, el generador electrostático de van Marum puede producir chispas de una longitud de 61 cm, lo que implica unas diferencias de potencial de 330.000 V.

La máquina constaba de una magnífica batería de botellas de Leyde fabricadas con cristal de Bohemia que se cargaban con la energía producida en el generador. Esta batería formada por 25 elementos está montada sobre una caja metálica de 1,62 x 1,61 m que pone en contacto, entre sí, las láminas metálicas que forran exteriormente las botellas. Unas barras de latón que atraviesan la tapa y están en contacto con las láminas metálicas que recubren el interior convergen en una esfera que las pone en contacto, asociando las 25 botellas de Leyden en paralelo con una capacidad de 0,56 µF con lo que pueden almacenar hasta 30.000 Julios de energía.

En un óleo, expuesto en el mismo museo, del pintor WibrandHendriks (1744-1831), y fechado hacia 1810, puede verse la extraordinaria máquina en la llamada Sala Oval del Teylers Museum recubierta por una funda de madera que la protegía cuando no se utilizaba y que fue destruida en el período 1940-1944 durante la invasión nazi de los Países Bajos (Segunda Guerra Mundial).

Algunas de las aplicaciones que se le daban, en las exhibiciones, a este grandioso generador consistían en partir bloques de madera, fundir hilos metálicos de diversos calibres, así como magnetizar alambres de acero amén del espectáculo de sus descargas.

Aunque esta máquina destacaba por sus dimensiones, la diversificación de las máquinas fue enorme realizándose de muy diversas formas y tamaños, llegando a haber otros modelos que también alcanzaron cierta popularidad en los medios científicos como son: la primera y segunda máquina de Hauwsbee (Londres), las de Boze (Wittemberg) y Haüsen (Leipziz). Una mejora de las dos últimas la constituye la de Winckler (Leipziz). También destacan las máquinas de Gordon (Erfurt), Adams, Nairne o “máquina de los dos fluidos”, Watson y Ramsden (todas ellas en Londres) así como la de Nollet (París) y la ya descrita de van Marum (Haarlem).