INVENTOS MECÁNICOS DE JERÓNIMO DE AYANZ Y BEAUMONT

Entre finales del siglo XVI y principios del XVII, España atravesaba el tránsito entre el Renacimiento y el Barroco, surgía la figura de Jerónimo de Ayanz y Beaumont, un hombre polifacético y de gran talento. Consiguió unos avances científicos que le sitúan al mismo nivel que otros genios contemporáneos de su época como Galileo Galilei o Leonardo Da Vinci.

Inventó el primer prototipo de máquina de vapor para desaguar minas y un sistema de aire acondicionado para refrigerar las mismas. Mejoró la instrumentación científica, desarrolló molinos de viento, destiladores, balanzas y nuevos tipos de hornos de fundición para operaciones metalúrgicas, industriales, militares y domésticas, ingenió una campana para bucear e incluso llegó a diseñar un submarino.

INVENTOS MECÁNICOS DE JERÓNIMO DE AYANZ Y BEAUMONT

Jerónimo de Ayanz y Beaumont fue descendiente de los reyes de Navarra, Ayanz Beaumont, nacido en Guedelain, en 1553. De joven recibió una excelente formación, una educación rica en todos los sentidos que le convirtió en un hombre propio del Renacimiento por sus polifacéticas habilidades: militar, administrador, cosmógrafo, inventor, empresario, pintor, cantor, músico, matemático, arquitecto...

Caballero de la Orden de Calatrava, y militar de los Tercios Reales, combatió en Túnez, San Quintín, Portugal, las Azores y La Coruña, destacándose en las campañas de Flandes junto al general Alejandro Farnesio. Tal era su destreza en la lucha que Lope de Vega le dedicó un soneto en una comedia llamada Lo que pasa en una tarde, y que dicen así:

"Tú sola peregrina no te humillas
oh muerte!, a don Jerónimo de Ayanza.
Flandes te diga en campo, en muro, en villas
cuál español tan alta fama alcanza.
Luchar con él es vana confianza
que hará de tu guadaña lechuguillas."

Estuvo muy relacionado con la corte de Felipe II y Felipe III, por eso llegó a ocupar diversos cargos y títulos nobiliarios: paje de Felipe II, gobernador de Martos, regidor de Murcia y más tarde, desde 1587, administrador general de las minas del Reino de España.

Como administrador de minas controlaba las 550 minas que había en la península, más las de América. Por su responsabilidad en este cargo, se las ingenió para solucionar situaciones adversas allá donde l mantenimiento del Imperio necesitase de nuevas aportaciones científicas. Aquellos logros tecnológicos volverían a aparecer al mismo nivel uno o dos siglos más tarde.

Entre sus actividades estaban las de analizar muestras y realizar ensayos tratando de aumentar la productividad de las minas, las de solucionar problemas que iban desde la limpieza de los metales negrillos hasta los impuestos sobre los proveedores, pasando por desaguar las explotaciones inundadas por las lluvias.

Uno de los mayores inconvenientes que surgieron en las explotaciones mineras fueron los derivados de la alta contaminación del aire en su interior y la acumulación de agua en las galerías; que de no solucionarse hubiesen paralizado la explotación de esa fuente de ingresos tan vital para el Imperio.

En 1599, Ayanz envió realizó un memorial destinado a Felipe III explicando los problemas del sector metalúrgico y proponiendo sus respectivas soluciones en cuestiones como la poca iniciativa privada, una mano de obra costosa, los impuestos excesivos, la legislación caótica y corrupta, la deficiente preparación de técnicos, las malas infraestructuras, los conocimientos anticuados o la incorrecta explotación de las minas. La carta decía así:

"Se deben dar exenciones y libertades a los que registren las minas, como se hacen en otros reinos donde las minas son más pobres que las españolas. Está comprobado que España es más rica en minas de oro, plata y otros metales que ningún otro reino de la Cristiandad, por lo que no es necesario importarlos. (…) La salida de España de los expertos alemanes sin que adiestrasen a los españoles ha sido la causa de que no funcionen correctamente los ingenios de las minas. (…) Es necesario nombrar jueces honrados que conozcan el funcionamiento de la minería, y que las apelaciones se hagan ante el administrador general de las minas y no ante otra instancia. Que no se les obligue a pagar a los dueños de las minas diezmos sobre los salarios de los trabajadores. (…) Hay que moderar el rigor de las leyes y pragmáticas referentes a las minas. Hay que modificar, en particular, los puntos referentes a los impuestos, que deben ser más bajos y facilitar la privatización de las minas reales. (…) Solamente en el caso de que no se encuentren particulares para la explotación de las minas de interés, debe hacerse cargo de ello la Hacienda Real."

MÁQUINA DE VAPOR DE JERÓNIMO DE AYANZ

Para este contratiempo, Ayanz ideó un sistema de desagüe mediante un sifón con intercambiador. Este sistema consiguió que el agua filtrada en la mina salga a la superficie, mientras que el agua contaminada de la parte superior, procedente del lavado mineral, proporcione la energía necesaria para elevar el agua desde la profundidad de la mina. Este invento supuso la primera aplicación práctica del principio de la presión atmosférica, ley que no iba a ser determinada científicamente hasta medio siglo después por Guericke y Papin.

Y si este hallazgo es realmente prodigioso, lo que eleva a Ayanz al rango de talento universal es el empleo de la fuerza del vapor.

La fuerza del vapor de agua era conocida desde tiempos remotos. El primero en utilizarla fue Herón de Alejandría, en el siglo I. Mucho después, en el siglo XII, consta que en la catedral de Reims había un órgano que funcionaba con vapor. Los trabajos sobre la materia prosiguieron tanto en España como en Francia e Inglaterra.

Ayanz idearía un sistema de vapor a través de la domesticación de la energía del vapor de agua, y su conclusión en los procesos productivos, lo que dio origen a la revolución industrial a finales del siglo XVIII. Esta máquina consiste en una caldera que calentaba el agua acumulada de la mina y que se quería extraer, convirtiéndola en vapor de agua. La presión del vapor eleva el agua al exterior en flujo continuo a través de una tubería.

INVENTOS MECÁNICOS DE JERÓNIMO DE AYANZ Y BEAUMONT

Esta aplicación científica es conocida como principio de la termodinámica a un sistema abierto, definido un siglo después por Thomas Savery sobre las ideas de Jerónimo de Ayanz. En 1698 Savery patentaba su máquina de vapor, pero la del científico navarro lo fue en 1606.

Además, aplicó ese mismo efecto para enfriar aire por intercambio de nieve u otros fluidos mediante el eyector de vapor y propulsarlos al interior de la minas, refrigerando el ambiente. Ayanz había inventado el aire acondicionado.

El inventor hace uso destacado de sus máquinas de vapor, eyectores y demás inventos, registrándolas en 1606, para desaguar las minas, en especial la de Guadalcanal, en Sevilla, que logra volver a poner en marcha tras su desahucio por las inundaciones cuando él se hizo cargo de su explotación, o las de plata de Potosí, que se resistían a los métodos metalúrgicos entonces conocidos.

Un documento de Felipe III fechado el 1 de septiembre de 1606 reconoció hasta 48 patentes, antes llamados privilegios de invención, relacionados con diversos ámbitos de la ciencia y la tecnología, y conseguidas entre 1598 y 1606.

Ni Leonardo da Vinci, el gran genio del Renacimiento, logró tantas innovaciones en tan pocos años, mucho menos pudo verificarlas en la práctica, como lo hizo Jerónimo de Ayanz. Aquellas invenciones pudieron ser comprobadas con éxito como exigía el protocolo de concesión de patentes. Así pues, los doctores Juan Arias de Loyola y Julián Ferrofino, dos de los científicos más prestigiosos de la Monarquía hispánica, pudieron verificar el funcionamiento de sus avances en el propio domicilio del navarro sito en la calle de la Cadena en Valladolid en marzo de 1602.

El informe que dictaron describía balanzas de una precisión, hornos muy variados, máquinas capaces de realizar múltiples operaciones industriales hasta entonces desconocidas. En una sala comprobaron la salida de aire fresco producido por unos difusores, se trataba del primitivo sistema de aire acondicionado que puso en marcha en las explotaciones mineras.

Aquel privilegio firmado por Felipe III decía así:

"Y nos, superintendentes, que atento al trabajo, estudio y industria que habéis puesto en declarar y apurar los ingenios, trazas e invenciones, por la orden y forma contenida en la declaración y dibujos que aquí van insertos y declarados, tan útiles y necesarios a nuestro servicio y al bien público, fuésemos servido de daros y concederos nuevo privilegio para que vos y vuestros sucesores, y no otra persona sin licencia vuestra o suya, puedan usar de ella, o como la nuestra merced fuese. Lo cual, visto en el nuestro Consejo de la Cámara, habemos tenido por bien, y por la presente damos licencia y facultad a vos, el dicho don Jerónimo de Ayanz, para que por tiempo de los veinte años siguientes, siendo las dichas invenciones, ingenios y máquinas nuevos en nuestros reinos, podáis usar y uséis de ellas, so pena que cualquier otra persona o personas que sin tener vuestra licencia o de quien vuestro poder hubiere, durante el dicho tiempo hiciere o usare de los dichos ingenios o trazas de cualquiera de ellas, incurra por el mismo caso y hecho, cada vez que los hiciere, en cincuenta mil maravedís de pena y el arte perdido."

JERÓNIMO DE AYANZA EN EL RIÓ PISUERGA

Uno de esos ingenios fue el primer traje de buceo operativo, cuya demostración fue efectuada en el río Pisuerga al paso por Valladolid, un 2 de agosto de 1602, con Felipe III y su corte como testigos. Ayanz permaneció sumergido a tres metros de profundidad durante más de una hora hasta que el monarca le ordenó salir.

El aire se suministraba desde el exterior por medio de tuberías flexibles. Los buzos también podían ser autónomos, para lo cual iban provistos de vejigas de aire y fuelles que accionaban con los brazos.

Los continuos viajes a las Américas conllevan otras necesidades que debían ser resueltas, inventando novedosos procedimientos en el campo de las artes náuticas. Por ejemplo, para la necesaria destilación de agua en los barcos que cruzaban el Atlántico inventó una máquina capaz de proporcionar agua potable para consumo de los marineros a partir de agua salada del mar, mediante un horno de barro de su invención que evitaba malos sabores. Ayanz había inventado el primer prototipo de destilador. Además, añadió al sistema de destilación una suspensión que hoy es llamada Cardan para evitar que se desplazase con el movimiento del barco.

Diseñó el primer precedente de submarino, al que denominó como "barca submarina", un verdadero sumergible que construyó con madera calafateada y que impermeabilizó recubriéndola de un lienzo pintado en aceite.

Herméticamente cerrado, tenía un sistema de renovación de aire perfumado con agua de rosas, contrapesos para subir y bajar, ventanas de gruesos cristales, incluso remos para desplazarse. También contaba con una especie de pinzas o guantes extensibles para poder recoger objetos desde el interior de la nave, de forma parecida a los que se utilizan en los laboratorios para manipular sustancias radiactivas dentro de un recipiente hermético.

INVENTOS MECÁNICOS DE JERÓNIMO DE AYANZ Y BEAUMONT

En otro campo elaboró una informe, simultáneamente al inglés Gilbert, sobre la aguja de marear (brújula), estableciendo incluso la declinación magnética, a la que denominaba nordestear.

Para un mejor desarrollo agrícola mejoró diversos modelos de molinos de sangre, movidos por la fuerza animal, a los que mediante el movimiento de vaivén adaptaba a la tracción humana.

Descubrió la mayor eficacia de las piedras de moler de forma cónica y los molinos de rodillos metálicos, que se utilizaron de manera industrial en las fábricas de harinas en el siglo XIX.

Aportó dos innovaciones a los clásicos molinos de viento: la orientación automática, gracias a que el propio viento abre los portillones; y el molino con un tornillo helicoidal, que hacía mover con aire y que dos siglos después, en Londres, se movían con agua, de la misma forma que se emplea hoy en día en Japón.

Innovó el mecanismo de transformación del movimiento que permite mediar el denominado "par motor", es decir, la eficacia técnica, algo que sólo siglo y pico después iba a volver a abordarse.

Mejoró el sistema de riego de plano horizontal lo que se conocía en el vertical: el arco y la bóveda. Plantea las presas de arco, de manera que las fuerzas internas de la estructura, como ocurre en las dovelas, consigan que los empujes de agua se transmitan a las orillas que debían ser de roca firme, es decir, que la idea estaba basada en la misma estructura de arco con las que se construyen las presas de los embalses.

Para el riego también mejoró las bombas inventadas por el sabio Ctesibio, bombas tisibicas de émbolo. Hoy estas bombas de husillo se usan en sistemas hidráulicos y se caracterizan por la suavidad de su funcionamiento.

Todos estos ingenios de la técnica fueron desarrollados especialmente en Murcia, donde ocupaba el cargo de corregidor desde 1587, y en Martos, donde era gobernador desde 1595. En estos lugares impulsó sectores económicos como las obras públicas y la ganadería.

INVENTOS MECÁNICOS DE JERÓNIMO DE AYANZ Y BEAUMONT

Ayanz murió demasiado pronto para gozar de esos veinte años de patente. En 1608 abandonó el cargo de administrador general de minas dedicándose a la explotación privada de un yacimiento de oro cerca de El Escorial y desde 1611 a la recuperación de las minas de plata de Guadalcanal, las mismas donde había aplicado por primera vez en el mundo una máquina de vapor. Pero enfermó gravemente. El 23 de marzo de 1613 moría en Madrid. Sus restos se trasladaron a Murcia, la ciudad que había gobernado. Hoy están inhumados en su catedral.

Mientras tanto, la técnica del vapor siguió su camino. El inglés Somerset, basándose en los trabajos de Ayanz, diseñó una máquina que a su vez le será copiada por el también inglés Savery y que se aplicó igualmente a la minas. El francés Papin, el alemán Leibniz, el inglés Newcomen, etc., esos son los nombres del camino que lleva a la máquina de vapor atmosférica en 1712, antes de la máquina de Watt con condensador incorporado. Así empezaría la revolución industrial.

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