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Lenoir, Jean-Joseph Etienne

Motor Lenoir de 1860 (patente británica nº 335)
Motor Lenoir de 1860 (patente británica nº 335)
Ejemplar del motor Lenoir (Conservatorio de Artes de París)
Ejemplar del motor Lenoir (Conservatorio de Artes de París)
Hippomobile (1863)
Hippomobile (1863)
Dirigible Aeolus fabricado por Paul Haenlein e impulsado con un motor Lenoir
Dirigible Aeolus fabricado por Paul Haenlein e impulsado con un motor Lenoir
Patente estadounidense nº 335462 (motor Lenoir de cuatro tiempos)
Patente estadounidense nº 335462 (motor Lenoir de cuatro tiempos)
Patente estadounidense nº 335462 (motor Lenoir de cuatro tiempos)
Patente estadounidense nº 335462 (motor Lenoir de cuatro tiempos)
Patente española nº 4750 (motor agrícola locomóvil para tareas agrícola y con un motor Lenoir de cuatro tiempos)
Patente española nº 4750 (motor agrícola locomóvil para tareas agrícola y con un motor Lenoir de cuatro tiempos)
Patente española nº 14158 (sistema de enganche automático de los vehículos de ferrocarril y tranvía)
Patente española nº 14158 (sistema de enganche automático de los vehículos de ferrocarril y tranvía)

Lenoir, Jean-Joseph Etienne (1822-1900). Inventor franco-belga, pionero del motor de combustión interna. Nació en la localidad belga de Mussy-la-Ville (por entonces perteneciente a Luxemburgo). Su familia vivía de la agricultura y de la venta ambulante. Recibió una instrucción muy básica en su pueblo natal, aunque ya en la adolescencia demostró un apasionado deseo por construir máquinas que se movieran solas. Pero la imposibilidad de llevar adelante sus ideas a causa de la indiferencia y hostilidad que le rodeaban le llevó a emigrar a Francia en 1838, con tan solo 16 años de edad, empleándose de camarero y cocinero en París, actividades que por las noches compatibilizaba con estudios autodidactas de química y experimentos que realizaba en su habitación.

En la década de 1840, trabajó al servicio de un artesano esmaltador. Ello le supuso desarrollar su primer invento y patentarlo en 1847. Se trataba de un esmalte blanco, de estaño sin óxido, aplicable a esferas de reloj. Para entonces, Lenoir estaba ya sumamente interesado en la galvanoplastia, una técnica inventada en Rusia en 1838 por el ingeniero y físico alemán Moritz von Jacobi (1801-1874) y perfeccionada en 1840 por los británicos John Wright (1808-1844) y George Richards Elkington (1801-1865). Esta tecnología permitía recubrir, mediante depósito electrolítico, un cuerpo sólido con una capa metálica (oro, plata, cobre, níquel, latón, zinc, estaño), consiguiendo de esta manera protegerlo del desgaste o de la corrosión, así como darle una mejor apariencia. En 1851, Lenoir ya había desarrollado un procedimiento galvanoplástico muy eficiente para la producción de revestimientos a base de plata, cobre y cromo. El invento de Lenoir entusiasmó al orfebre y empresario Charles Christofle (1805-1863), que disfrutaba del monopolio en Francia del sistema de Wright y Elkington al haber adquirido los derechos de la patente en 1843. Christofle compró a Lenoir la licencia para emplear el nuevo método y lo aplicó en la decoración de la Ópera de París, animando además al joven inventor belga a que lo protegiese, cosa que hizo en 1854 por medio de las patentes nº 19606 y nº 20267, más un certificado de adición a esta última.

Gracias a los beneficios que su sistema de galvanoplastia le reportó, Lenoir pudo dedicarse con libertad a su afición inventora, con especial atención a los aparatos electromecánicos. En 1855, obtuvo la patente nº 25485 a favor de un sistema de frenos eléctricos para el ferrocarril, completada con dos certificados de adición (nº 25723 en 1855 y 1856). En 1856, protegió un calefactor que empleaba la electricidad (patente nº 27157) y un contador eléctrico que marcaba la marcha de los trenes, el lugar donde se encontraban y la distancia entre ellos (patente nº 29422). En 1857, registró un sistema de discos y señales eléctricas, también con aplicación ferroviaria (patente nº 34118), además de inventar un método de estañar vidrio, un contador de agua y una amasadora mecánica (por la que obtendría la patente nº 59390 en 1863). En 1858, depositó otras dos patentes (nº 35253 y nº 37850), a favor respectivamente de un cilindro eléctrico para fuerza motriz y de un motor eléctrico.

Sin embargo, a finales de la década de 1850, el principal interés de Lenoir se encontraba en la creación de un motor de combustión interna y de un vehículo que funcionase gracias a ello. Lenoir había quedado maravillado con la historia del ingeniero militar francés Nicolas-Joseph Cugnot (1725-1804), inventor del primer automóvil a vapor (1769).

A mediados del siglo XIX, distintos diseños y prototipos de motores de combustión interna había sido patentados o desarrollados por inventores de distintos países como Reino Unido (Barber, 1791; Mead, 1794; Street, 1794; Cecil, 1820; Brown, 1823-1836; Barnett, 1838), Estados Unidos (Stevens, 1798; Morey, 1826; Wright, 1833; Drake, 1843-1855; Perry, 1844-1846), Francia (Lebon, 1801; Nièpce, 1807-1817), Suiza (Rivaz, 1804-1813) o Italia (Barsanti y Matteucci, 1851-1862; Benini, 1856). Algunos de estos tanteos del motor de explosión se habían plasmado en vehículos terrestres y náuticos, para hacer funcionar bombas de achique, como generadores de energía o para impulsar máquinas-herramientas, pero los rendimientos habían sido siempre muy modestos.

Entre 1858 y 1859, Lenoir estuvo desarrollando un motor estacionario de explosión, de un solo cilindro y doble acción (admisión-combustión y expulsión), que a modo de combustible usaba una mezcla de aire y gas de carbón (el empleado para el alumbrado) que era quemada a presión atmosférica y sin compresión previa. Lenoir tuvo la innovadora idea de que la mezcla combustible se introdujera y explosionase dentro de un cilindro con pistón de doble efecto. La admisión del comburente sucedía a través de una válvula de corredera cuya apertura estaba regulada desde el cigüeñal. Cuando el pistón había recorrido la mitad de la carrera, las válvulas se cerraban y poco después saltaba una chispa generada mediante un dispositivo formado por un acumulador electroquímico, inventado en 1840 por el científico alemán Robert Bunsen (1811-1899), una bobina de inducción, patentada en 1851 por Heinrich Daniel Ruhmkorff (1803-1877), fabricante alemán instalado en París, y una bujía inventada por el propio Lenoir, consistente en un pasador con cubierta de cobre conteniendo otro con una de porcelana con el cable de encendido. Al producirse la chispa eléctrica, la mezcla gaseosa se inflamaba con el consecuente aumento de la presión, logrando transmitir potencia al pistón durante la otra mitad de la carrera y mover el volante de inercia que regulaba el giro del cigüeñal. El ciclo se completaba con otra carrera completa del pistón para evacuar los gases de escape a través de otra válvula de corredera impulsada por el cigüeñal mediante una excéntrica.

El motor, con un peso de unos cien kilos, incluía un regulador centrífugo, como el de las máquinas de vapor para suavizar el funcionamiento y no alcanzar más de 130 rpm, e iba refrigerado por agua, teniendo una capacidad de 18 litros de combustible (consumibles en una hora) y una potencia de entre uno y cuatro caballos. En 1858, fue construido inicialmente en el taller mecánico de Hyppolite Auguste Marinoni (1823-1904), un amigo de Lenoir y constructor de máquinas de impresión. Al año siguiente, se crearon dos empresas, Corporation Lenoir-Gautier et Compagnie y Société des Moteurs Lenoir, con un capital total de dos millones de francos y una fábrica en París.
 
En 1860, tras haber realizado una demostración ante una veintena de personas, Lenoir protegió su invención a través de la patente francesa nº 43624 (modificada seis veces hasta 1867 en cuestiones como el carburador, la admisión, la refrigeración, el encendido o el cilindro regulador), recibiendo otra patente (la nº 59526) tres años más tarde (en esta ocasión para un sistema de generador-motor atmosférico). Asimismo, en 1860, al mismo tiempo que lo hacía en Francia, Lenoir registraba su motor en Reino Unido (patente nº 335 del mes de febrero) y en España (privilegio nº 2140), y un año después en los EEUU (patente nº 31722).

Durante la primera mitad de la década de 1860, el motor (con distintas potencias de uno, dos, cuatro, seis, doce y veinte caballos) fue comercializado exitosamente entre pequeños industriales que lo empleaban para mover tornos, prensas de impresión, máquinas textiles o bombas de agua. En Francia se fabricaron 380 ejemplares solo entre enero y abril de 1860, a un precio entre 1100 y 2800 francos, siendo su número total el de unos 500 hacia 1864, mientras que en el extranjero se vendieron alrededor de 1500 bajo licencia (especialmente en Alemania y Gran Bretaña). En 1862, fue presentado en la Exposición Universal de Londres. Las principales ventajas del motor estaban en su fiable funcionamiento, la versatilidad de sus aplicaciones, la sencillez de manejo y su facilidad a la hora de ser construido en grandes cantidades, además de que no necesitaba precalentarse como las máquinas de vapor y podía alimentarse directamente desde la red de gas de alumbrado. No obstante, entre las desventajas se encontraban el excesivo gasto, tanto de aceite lubricante (para evitar el recalentamiento de las válvulas), como de combustible y de agua para la refrigeración, o asimismo el producir demasiado ruido tras un uso prolongado. 

Lenoir no tardó en aplicar su motor a vehículos. Entre 1860 y 1862, Lenoir fabricó un triciclo experimental en el que el motor iba situado en la parte de atrás, debajo del chasis y conectado a las ruedas traseras por medio de una biela, discos dentados y cadena de transmisión. El conductor iba ubicado en la parte delantera, sobre un asiento bajo el cual se hallaba un tanque para el agua de enfriamiento. El chófer podía accionar un freno de mano que ponía en marcha las correspondientes zapatas sobre las ruedas traseras. Inicialmente, Lenoir probó como combustible una mezcla de distintos gases (hidrógeno, monóxido de carbono, metano, dióxido de carbono y nitrógeno), para luego emplear un sistema de producción electrolítica de hidrógeno a partir del agua y finalmente hacer uso de una mezcla de hidrocarburos para lo cual implementó un carburador. Este vehículo llegó a alcanzar una velocidad máxima de 3 km/h.

En 1863, fabricó el “Hippomobile”, un nuevo automóvil (también triciclo). Funcionaba con un motor de caballo y medio de potencia, con 2543 cc, capaz de desarrollar 100 rpm y una velocidad de 9 km/h. De apariencia similar a un carro común, el hipomóvil llevaba el motor y los tanques montados longitudinalmente en una carcasa de madera debajo del cuerpo del vagón y entre las ruedas traseras, cuyo eje carecía de suspensión. La dirección se realizaba mediante un volante conectado a un anillo dentado por encima de unos muelles dobles de forma elíptica suspendidos a ambos lados de la rueda delantera. El conductor iba situado delante sobre un banco y detrás de éste había otro asiento con capacidad para seis personas. El coche hizo un demostración completando un recorrido de 10 kilómetros entre la fábrica de Lenoir (en el distrito once de París) hasta la localidad de Joinville-le-Pont (Valle de Marne). De este automóvil llegaron a venderse 143 unidades, una de ellas adquirida por el zar de Rusia, aunque para 1871 ninguna estaba operativa en Francia. 

Lenoir también aplicó su motor a embarcaciones. Así, en 1861, Lenoir instaló un pequeño motor (de dos caballos y alimentado por petróleo) en un bote. Al año siguiente, protegía este navío motorizado a través de la patente nº 55156, a la que siguió la nº 60316 registrada en 1863. En 1865, por encargo de un editor parisino de periódicos, construyó un barco de doce metros de largo que durante dos años estuvo navegando todas las mañanas de domingo por el río Sena. En 1872, el ingeniero alemán Paul Haenlein (1835-1905) convirtió su dirigible “Aeolus” en la primera aeronave de la historia en propulsarse con un motor de explosión, precisamente con un Lenoir de 6 CV de potencia, 233 kilos de peso, cuatro cilindros horizontales y alimentado por el gas existente en el propio globo.

No obstante, a pesar del incipiente éxito de la novedosa tecnología que había inventado (recogida por Jules Verne en su novela futurista París en el siglo XX de 1863), Lenoir fue desentendiéndose de ella durante la segunda mitad de la década de 1860 y retomó el interés hacia la electricidad. Ya en 1862 había registrado la patente nº 56547 a favor de un sistema de electrometría. En 1865, obtuvo la patente nº 69663 (con seis adiciones en 1866 y 1868) para un electrógrafo, un sistema de telegrafía automática que permitía transmitir información por escrito o dibujada y que fue utilizado por el ejército francés durante la guerra contra los prusianos (1870-1871), razón por la que el inventor recibió la ciudadanía francesa (1870) y fue condecorado con la Legión de Honor (1881).

En 1878, la Academia de Ciencias de París y el Instituto de Francia concedieron el Premio Montyon a Lenoir por su procedimiento de esmaltado de estaño. En 1880, la Sociedad para el Avance de la Ciencia y el Arte le retribuyó con los 12000 francos del Gran Premio de Argenteuil a causa de la publicación de un innovador procedimiento de curtido de pieles mediante el ozono y con el que podía obtenerse cuero utilizable en apenas tres horas (frente a los varios meses que ocupaban los métodos habituales), prescindiendo además del cada vez más escaso tanino y resultando asimismo mucho menos nocivo para la salud.

En 1880, el motor de Lenoir ya había quedado obsoleto tras la aparición cuatro años antes del motor de cuatro tiempos del alemán Nicolaus August Otto (1832-1891). No obstante, a lo largo de esta década, Lenoir volvería a interesarse por los motores de explosión. En 1880, registraba la patente francesa nº 139247, en cuyo certificado de adición de 1881 introducía la fase de compresión en su motor de explosión, convirtiéndolo así en un motor de cuatro tiempos que funcionaba con hidrocarburos. En el motor de 1860, la fase de admisión o aspiración de la mezcla aire-gas terminaba prematuramente con el cierre de la válvula de admisión antes de que el pistón llegase a la mitad de su recorrido, lo que provocaba que la chispa resultase demasiado débil
como para generar una adecuada combustión que empujase la carrera del émbolo y, como consecuencia de todo ello, el rendimiento termodinámico del motor fuera bastante pobre (alrededor del 4 %).

En 1862, el ingeniero francés Alphonse Beau de Rochas (1815-1893) había registrado la patente francesa nº 52593, donde se planteaban las cuatro fases del motor de combustión interna (admisión, compresión, ignición y expulsión) que lo convertían en una máquina eficiente desde el punto de vista del aprovechamiento energético. Cada una de estas fases o tiempos se correspondía con una carrera entera del pistón. En la admisión, la válvula permanece abierta mientras el pistón al moverse hacia abajo introduce la mezcla de aire y combustible en el cilindro produciendo en éste una presión de vacío. En la compresión (la fase que faltaba al motor de Lenoir), el pistón presiona la mezcla de aire y combustible en preparación para el encendido, permaneciendo cerradas tanto las válvulas de admisión como de escape. En la ignición, el cigüeñal ya ha completado una revolución de 360º y el combustible ha alcanzado su máxima presión, momento en el que una chispa provoca la inflamación, de manera que ésta progresa rápidamente incrementando tanto la temperatura como la presión dentro del cilindro, produciéndose así la expansión de los gases que empujan el pistón y que posibilita la obtención de trabajo. En la fase de escape, el movimiento ascendente del pistón empuja los gases de la combustión hacia la válvula de escape que permanece abierta, abriéndose simultáneamente la válvula de admisión para que el ciclo se reinicie. En 1861, un año antes de la patente de Beau de Rochas, Otto había descubierto que el principal fallo de eficiencia del motor de Lenoir estaba en que carecía de la fase de compresión e intentó al año siguiente poner en práctica un motor de cuatro tiempos, pero sin éxito alguno. La completa madurez tecnológica de este tipo de máquina térmica no llegaría hasta 1876, cuando Otto y su empresa Gasmotorenfabrik Deutz A. G. lo protegieron a través de la patente alemana nº 532.

En 1883, Lenoir obtuvo una nueva patente francesa (nº 158259) a favor de un motor horizontal de cuatro tiempos, provisto de carburador y un sistema de encendido mediante un magneto cargado por un acumulador. Ese mismo año lo registraba también en Bélgica (patente nº 63141) y Reino Unido (patente nº 5315) y más adelante (en 1884 y 1886 respectivamente) en Austria (patente nº 42213) y EEUU (patente nº 335462). Entre 1884 y 1890, obtuvo hasta 23 certificados de adición de la patente francesa en los que recogía distintas mejoras concernientes al enfriamiento (por aire o agua), el encendido eléctrico, la carburación, el combustible (nafta), reducción del sonido, número y disposición de los cilindros, así como su aplicación a diferentes tipos de vehículos y maquinaria (embarcaciones, tranvías, aparatos agrícolas, bombas de incendio), siendo esto último protegido entre 1885 y 1886 mediante patentes depositadas en varios países (Reino Unido, Rusia, Italia, Austria, España y EEUU). El motor de cuatro tiempos de Lenoir llegó a fabricarse a partir de 1883 por Mignon & Rouart, empresa parisina constructora de máquinas, y en 1886 el propio inventor lo aplicó a un barco.

Además, en nuestro país, Lenoir registró una de sus últimas invenciones. Así, en 1893, obtuvo la patente nº 14158 a favor de un sistema de enganche de los vehículos de ferrocarril y tranvía, que aseguraba un acoplamiento automático de los vagones al aproximarse, así como desengancharlos sin esfuerzo.

Prácticamente arruinado, Etienne Lenoir falleció en París en 1900 a los 78 años de edad. Pocos días antes había recibido un homenaje del Automóvil Club de Francia reconociéndole como inventor del primer motor de gas y constructor del primer automóvil.

Autor y editor: Luis Fernando Blázquez Morales

Enero de 2020

BIBLIOGRAFÍA

LEFEBVRE, Gustave: Moteur Lenoir. Notice et instruction pratique sur le moteur à air dilaté par la combustion du gaz d'éclairage; París, Dentu, 1864; en: https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3705453
PAYEN, Jacques: Les brevets de Lenoir concernant le moteur à combustion interne. Revue d'histoire des sciences et de
leurs applications, tome 16, n°4, 1963. Documents pour l'histoire des techniques. pp. 374-380; en: https://www.persee.fr/doc/rhs_0048-7996_1963_num_16_4_4530
RICHARD, T.: Jean-Joseph Etienne Lenoir (1822-1900); Revue de la Société d'Entraide des Membres de la Légion d'Honneur, N. 107, mai 1990, pp. 16-18; en: https://www.econologie.com/fichiers/partager/1203804667h6O4So.pdf
AMENGUAL MATÍAS, R. Rubén: Bielas y álabes, 1826-1914. Evolución de las primeras máquinas térmicas a través de las patentes españolas; Madrid, OEPM, 2008; en: http://www.oepm.es/export/sites/oepm/comun/documentos_relacionados/Publicaciones/monografias/bielas.pdf
IMÁGENES
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Etienne_Lenoir_2.jpg (retrato)
OEPM: patentes nº 4750 (firma) y nº 14158
EPO: patente británica nº 335 (https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/051987758/publication/GB186000335A?q=GB186000335A)
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lenoirmotor.jpg (motor de 1860)
https://www.youbioit.com/es/article/25656/primer-automovil-con-motor-de-combustion-interna-petroleo?size=_original (hipomóvil)
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aiolus.jpg (dirigible Aeolus)
USPTO: patente nº 335462