GM XP-500, el coche de 1956 que andaba sin cigüeñal y tragaba aceite de cacahuete

General Motors construyó en 1956 un coche cuyo motor había funcionado en pruebas con aceite de ballena, lo sacó a la luz en la fiesta más grande de su historia y en tres años lo dejó morir. Se llamaba XP-500, fue el primer automóvil del mundo movido por un motor de pistones libres, y el invento que lo hacía andar tenía el apellido de un marqués argentino que años antes había hecho despegar helicópteros en Barcelona y fabricado allí un ocho cilindros campeón de Europa.

Cacahuetes en primera plana

El 15 de abril de 1956 la portada de The Detroit News abría con un titular que hoy parecería una inocentada: hasta el aceite de cacahuete podía mover el nuevo coche. Debajo, la foto de un biplaza bajo con techo de cristal redondeado que cualquiera habría tomado por un primo del Firebird II, el coche de turbina que GM paseaba ese mismo año por su Motorama. Pocos días después, Time recogía la euforia de los ingenieros de Detroit, convencidos de que aquel motor sería el puente entre el pistón de toda la vida y la turbina de gas.

Ni siquiera el nombre del motor salió limpio. Automotive News, a finales de abril, hablaba de un «GM-10-10». La documentación técnica de GM acabaría llamándolo GMR 4-4 Hyprex, y así figura en el estudio que la casa presentó ante la SAE, la sociedad de ingenieros de automoción de Estados Unidos, en 1957.

El XP-500 lo habían construido los General Motors Research Laboratories en catorce meses, y llegó justo a tiempo para la inauguración del Technical Center de Warren, en Michigan, el 16 de mayo de 1956. Aquello fue un acontecimiento nacional: unos 5.000 invitados, Walter Cronkite como maestro de ceremonias, Eisenhower hablando por circuito cerrado de televisión desde la Casa Blanca y un especial de noventa minutos en la NBC el día 20. Charles Kettering, el veterano jefe de investigación de GM, posó junto al XP-500, que compartía escaparate con el Firebird II y su carrocería de titanio.

Por fuera, el XP-500 jugaba deliberadamente al despiste con sus hermanos de turbina. Capó que caía desde el parabrisas hasta una calandra baja y horizontal, aletas traseras con forma de ala, cúpula de vidrio y ventanillas laterales que se levantaban junto con las puertas para entrar con comodidad. En el habitáculo, el detalle que más se comentó en 1956 fue el suelo, completamente plano, sin túnel de transmisión. La explicación está debajo del capó.

Un motor donde nada da vueltas

En un motor normal, el de cualquier Chevrolet de 1956, el pistón sube y baja dentro del cilindro, y una biela lo une al cigüeñal, el eje acodado que convierte ese vaivén en giro. Ese giro pasa a la caja de cambios, al árbol de transmisión y a las ruedas. Todo el automóvil clásico descansa sobre esa pieza.

El motor de pistones libres prescinde de ella. No tiene cigüeñal ni bielas. En el diseño que usó GM, dentro de un mismo cilindro trabajan dos pistones enfrentados que se acercan hacia el centro y se separan, como dos boxeadores que chocan los guantes y retroceden. Al juntarse comprimen el aire que queda entre ellos. Se inyecta gasóleo y, como el aire se ha calentado muchísimo al ser estrujado, el combustible se enciende solo, sin bujía, igual que en un diésel. La explosión empuja los dos pistones hacia fuera.

Sin cigüeñal que tire de ellos, ¿qué los devuelve al centro? Detrás de cada pistón hay una cámara cerrada llena de aire, la cámara de rebote. El pistón, al salir disparado, aplasta ese aire, que se comporta como un muelle: almacena la energía y lo empuja de vuelta para la siguiente compresión. En ese viaje de regreso, una parte más ancha de cada pistón hace de bomba y mete aire fresco en un depósito que rodea el cilindro. Ese aire sirve para barrer, es decir, para expulsar los gases quemados y llenar el cilindro de aire limpio antes del siguiente ciclo. Todo ocurre en dos tiempos: cada vez que los pistones se juntan hay explosión.

En la pared del cilindro no hay válvulas como las de un motor de coche. Hay lumbreras, unos agujeros que los propios pistones tapan y destapan al moverse. Al separarse, primero descubren las de escape y el gas sale; un instante después descubren las de admisión y entra el aire de barrido.

Los pistones de GM tampoco iban del todo sueltos, y la propia marca lo explicaba en su revista técnica. Un sistema de varillas en forma de paralelogramo los unía para compensar pequeñas diferencias de rozamiento y obligarlos a moverse siempre en espejo. Sin ese enlace, cada pistón podía terminar su carrera en un punto distinto en cada golpe y el motor se volvía imposible de controlar.

Este motor no está pensado para hacer girar un eje. Su trabajo consiste en fabricar gas caliente a presión, y por eso los ingenieros lo llamaban gasificador. El chorro que sale por las lumbreras de escape viaja por un tubo hasta una turbina, que es un rodete con álabes, unas paletas curvas que el gas golpea y hace girar a gran velocidad, como el viento a un molinillo. La turbina sí da vueltas, demasiadas para conectarla directamente a las ruedas, así que entre ambas va una reductora, un juego de engranajes que baja las revoluciones y multiplica la fuerza.

Sin cigüeñal ni bielas, el único rozamiento importante es el de los pistones contra las paredes. Según la revista técnica de GM, eso permitió subir la relación de compresión por encima de 30 a 1. La relación de compresión indica cuántas veces se reduce el volumen del aire antes de la explosión: a 30 a 1, el aire que llenaba el cilindro acaba apretado en un espacio treinta veces menor. El Chrysler 300B de 1956, el coche de serie más potente de Estados Unidos ese año, montaba en su versión de 355 caballos una compresión de 10 a 1.

Con esa presión y esa temperatura, el gasificador quemaba casi cualquier líquido que ardiera. GM presumió de haberlo hecho funcionar con gasolina de 100 octanos, queroseno, gasóleo, fuelóleo pesado Bunker C (el residuo espeso que quemaban los barcos), crudo, aceite de esquisto, aceite de cacahuete, aceite de ensalada y aceite de ballena. La marca admitía que nadie iba a llenar el depósito con aceite de cocina; la lista demostraba que al motor le daba igual lo que le echaran.

El marqués de los helicópteros de Barcelona

Raúl Pateras Pescara de Castelluccio nació en Buenos Aires el 27 de abril de 1890 y murió en París el 7 de mayo de 1966. Marqués, abogado, ingeniero y una máquina de patentar. En 1911 probaba con Gustave Eiffel, en su túnel de viento, la maqueta de un hidroavión lanzatorpedos diseñado con el italiano Alessandro Guidoni. Durante la Primera Guerra Mundial, las autoridades italianas lo acusaron de espionaje; acabó en Francia, encerrado un centenar de días hasta que lo declararon inocente.

Se instaló en Barcelona hacia 1916, según su biografía en Helicomicro, aunque otras fuentes retrasan su taller hasta 1919. Lo seguro es el papel: su primera patente española, la número 63.659, es del 4 de julio de 1917, y hasta 1929 registró en España otras 96. Allí fundó Helicopteración Pescara, se asoció con el malagueño Jorge Loring, pionero de la aviación civil española, y contó con el vitoriano Heraclio Alfaro, que trabajó en el diseño del helicóptero entre 1917 y 1919.

Su primer aparato, de 1919, usaba un motor Hispano de automóvil de 45 caballos y después otro de 170. El 21 de febrero de 1920 registró en España la patente del helicóptero racional, número 72.713, y ese mismo día depositó desde España la francesa 533.820: rotores coaxiales, es decir, dos hélices superpuestas en el mismo eje que giran en sentidos opuestos para anular el par que haría girar al aparato sobre sí mismo. Una comisión técnica de oficiales aviadores franceses fue a Barcelona a ver el invento. Según una columna del diario argentino Río Negro, Pescara ofreció también las patentes al ministerio de Guerra de su país, que no contestó; el dato no aparece en las demás fuentes consultadas.

El Gobierno francés le dio ayudas y Pescara se trasladó a Issy-les-Moulineaux, junto a París. El 18 de abril de 1924, con su tercer helicóptero, recorrió 736 metros en línea recta, récord del mundo homologado por la Federación Aeronáutica Internacional. El Musée de l’Air conserva hoy el único aparato suyo que sobrevive.

Ese mismo junio de 1924 registró en Francia la patente de un motocompresor de pistón libre, que en Estados Unidos se le concedió el 31 de enero de 1928 a nombre de la Pescara & Raymond Corporation de Delaware. Según la biografía que publica Helicomicro, fueron sus trabajos sobre el aire en los rotores coaxiales los que le llevaron a los pistones libres. Para desarrollarlos montó el Bureau Technique Pescara, y su director técnico entre 1924 y 1962 fue el suizo Robert Huber.

Pescara volvió a Barcelona para hacer coches. En 1929, con su hermano Enrique, el ingeniero italiano Edmond Moglia y el respaldo de Alfonso XIII y del Gobierno, fundó la Fábrica Nacional de Automóviles. El cuaderno que le dedicó la Federación Española de Vehículos Antiguos cifra el capital inicial en 16 millones de pesetas; otras fuentes hablan de una inversión de 70 millones. El coche, el Nacional Pescara, era un ocho cilindros en línea de tres litros con doble árbol de levas en culata y 125 caballos. El depósito y hasta las llantas de disco eran de Elektron, una aleación de magnesio mucho más ligera que el acero. El rey compró uno de los pocos que se hicieron.

En 1930, Enrique Pateras ganó su categoría y batió el récord en la subida a la Rabassada, en Barcelona, y la marca repitió en el Cristo, en Bilbao. En 1931 montaron un equipo con el chileno Juan Zanelli y el catalán Esteban Tort para el Campeonato de Europa de Montaña. Zanelli ganó la general absoluta en Kesselberg, en Alemania, y se proclamó campeón de Europa en la categoría de coches de carreras, con Tort segundo, por delante de Bugatti. Los dos coches llegaron a cruzar el Canal para correr en Shelsley Walsh, en Inglaterra. La caída de la monarquía en 1931 cortó los créditos y la fábrica cerró en 1932.

El motor del XP-500 lo diseñó, por encargo de GM, Robert Huber. El director técnico durante 38 años de la oficina de Pescara.

Dos cilindros siameses debajo del capó

Huber partía de un problema de espacio. Los primeros cálculos decían que un gasificador de un solo cilindro capaz de mover un coche con prestaciones competitivas mediría unos cinco pies, metro y medio. Imposible bajo un capó. La solución fue colocar dos cilindros lado a lado, cuatro pistones en total, compartiendo entrada de aire, depósito y salida de gas. De ahí el 4-4 y el apellido de motor siamés. Los mecánicos y técnicos de GM lo fabricaron en Detroit, y el estudio de la SAE lo firmó A. Underwood.

Los dos cilindros no estaban unidos mecánicamente, pero sí desfasados por el aire: cuando una pareja de pistones se cerraba, la otra se abría. Así se reducían las pérdidas por bombeo, que es la energía que el motor gasta solo en mover aire de un lado a otro, el depósito podía ser más pequeño y el chorro llegaba a la turbina con menos golpes. GM habló de una ligera mejora de rendimiento y de menos ruido.

La cifra oficial era de 250 caballos a 2.400 carreras por minuto. Esas carreras no son revoluciones de un cigüeñal, que no existe: son las veces que los pistones van y vuelven cada minuto. Y los 250 caballos son caballos de gas, la energía que lleva el chorro antes de que la turbina la convierta en giro. La potencia real en el eje de salida siempre será menor, y no figura en las fuentes consultadas; cualquier número que circule sin documento detrás es inventado.

Con esa salvedad, el contexto ayuda. El Firebird II anunciaba unos 200 caballos con su turbina Whirlfire GT-304 girando a 35.000 vueltas. El Chrysler 300B daba 340 de serie o 355 en opción. Sobre el papel, el XP-500 jugaba en esa liga con un sistema que no se parecía a nada de lo que había en un concesionario.

El gasificador iba delante y la turbina, con su caja de engranajes, detrás, sobre el eje trasero. GM preveía llevar el gas por el lateral o por un elemento estructural de la carrocería. Sin árbol de transmisión de punta a punta, el departamento de estilo eliminó el túnel central y dejó el famoso suelo plano.

GM daba para la versión de coche una eficiencia térmica de entre el 32 y el 36 por ciento. La eficiencia térmica mide qué parte de la energía del combustible acaba convertida en trabajo útil; el resto se va en calor por el escape y el sistema de refrigeración. En su instalación marina, el gasificador llegaba al 44 por ciento, la turbina aprovechaba el 83 por ciento de lo que recibía y el conjunto se quedaba en el 36,5 por ciento en el eje, que es el producto de las dos primeras cifras. GM lo comparaba con un diésel de finales de los cincuenta, con la ventaja de admitir combustibles más baratos.

Su experiencia con la turbina pura les había enseñado que los álabes necesitan aleaciones carísimas para aguantar el calor de los gases. Según los datos de GM recogidos por Popular Science en 1957, el gas del gasificador salía entre 450 y 900 grados. La revista no dice la escala; si son Fahrenheit, lo normal en la prensa estadounidense, hablamos de unos 230 a 480 °C. A esas temperaturas la turbina no pedía materiales exóticos, el escape no amenazaba el parachoques del coche de detrás y desaparecía el retraso de una turbina que tiene que coger vueltas antes de empujar.

Barcos, locomotoras y un tractor

Antes de llegar a un capó, el pistón libre se ganó la vida en el agua y en las vías. Según la revista técnica de GM, la marina alemana usó en la Segunda Guerra Mundial compresores de pistón libre diseñados por Junkers en 1936 para dar aire a los torpedos de sus submarinos. En Francia, la SIGMA (Société Industrielle Générale de Mécanique Appliquée) terminó en 1944 el gasificador GS-34, basado en las patentes de Pescara, de unos 1.000 kilovatios.

Renault construyó en 1952 la locomotora 040 GA 1 con un generador Sigma-Pescara de unos 1.000 caballos alimentando una turbina; rodó hasta 1960. Entre 1953 y 1956 la marina francesa encargó 37 dragaminas, 21 de ellos con gasificadores Sigma-Pescara unidos a dos turbinas que sumaban 2.000 caballos. En Cherburgo funcionó una central eléctrica de 6.000 kilovatios con estas máquinas. Al arrancar en frío hacían tanto ruido que se decía que despertaban a la ciudad, y como mecánicamente daban guerra quedaron en reserva desde 1970 hasta su baja en 1981.

GM se alió con la SIGMA y de ahí salió el GM-14, derivado del GS-34. Su aplicación más grande fue el William Patterson, un Liberty Ship de la guerra: seis gasificadores de 1.250 caballos de gas alimentaban una turbina de 6.000 caballos en el eje. En banco, los gasificadores de GM acumularon más de 30.000 horas, y en 1956 Motor Trend contaba una prueba de 4.500 horas con un 90 por ciento de disponibilidad, es decir, el motor estuvo listo para trabajar nueve de cada diez horas.

Ford presentó en 1957 el Typhoon, un tractor experimental con un gasificador del tamaño de una lechera de granja y una turbina. El motor rendía unos 100 caballos, pero en el tractor se limitó a 50 en la barra de tiro, la potencia que queda para arrastrar un apero una vez descontadas las pérdidas de la transmisión y las ruedas.

Arrancar con una bombona de aire

El XP-500 andaba, y hay película de GM rodando por la carretera. La propia marca, eso sí, dejó por escrito sus defectos sin maquillar.

El primero, el arranque. Un motor normal arranca porque un motor eléctrico hace girar el volante de inercia y el cigüeñal hasta que prende. Aquí no había ni volante ni cigüeñal donde engranar nada. La única forma de ponerlo en marcha era lanzar los pistones lo bastante rápido como para que la primera compresión encendiera el gasóleo. GM colocó una botella de aire comprimido encima del motor: al arrancar, ese aire entraba de golpe en las cámaras de rebote, empujaba los pistones y en ese instante se inyectaba el combustible. Para el coche bastaban 27 libras por pulgada cuadrada, menos de 2 bares, y la botella se rellenaba con un compresor de camión; la versión marina pedía 400 libras, casi 28 bares. Si algún paso fallaba, tocaba volver a llenar la botella y empezar de nuevo.

El segundo, los accesorios. En cualquier coche, la bomba de agua, la de aceite, la de la dirección o el generador cuelgan de una correa movida por el cigüeñal. Sin cigüeñal no hay de dónde colgar nada. En el XP-500, la turbina llevaba un engranaje auxiliar que movía la bomba hidráulica de la dirección y los frenos asistidos, y GM llegó a estudiar una segunda turbina solo para los accesorios.

El tercero, la inyección. La bomba de gasóleo iba accionada por el propio sistema de varillas que unía los pistones, y el momento de inyectar coincidía con el instante en que los pistones frenaban antes de darse la vuelta, justo cuando la bomba se movía más despacio. Hubo que ajustarla para que empezara a meter presión un poco antes de tiempo.

Mac’s Motor City Garage, la web de historia del motor de Detroit, resume el diagnóstico: arranque, lubricación y control resultaron problemas que GM no supo resolver. El ruido y la poca flexibilidad del sistema hicieron el resto.

Carpetazo en 1959

GM nunca prometió el XP-500 a nadie. Sus directivos dijeron desde el principio que no había planes de producción, aunque los ingenieros, según Time, soñaban con un coche de pistones libres en los concesionarios no muchos años después. Imaginaban incluso suprimir la caja de cambios y dejar que la turbina moviera el coche directamente, y lo veían en camiones y autobuses.

En 1959, unos tres años después de terminar el coche, GM cerró el programa por limitaciones técnicas y porque otras líneas de propulsión alternativa prometían más. El único XP-500 seguiría en manos de GM, según Mac’s Motor City Garage, aunque no en estado de exhibición. El Firebird II luce en la colección de herencia de la marca; el primer coche de pistones libres de la historia sigue apareciendo en internet, una y otra vez, con el pie de foto de su hermano de turbina.

En junio de 2014, Toyota anunció un prototipo de generador lineal de pistón libre. En lugar de mandar el gas a una turbina, lleva imanes en el pistón y bobinas alrededor del cilindro, de modo que el propio vaivén produce electricidad directamente. Noventa años después de la patente de Pescara, su motor sin cigüeñal seguía en los laboratorios de un fabricante de coches.

Comprueba que sigues vivo.

Fotos: GM Technical Center, Carol M. Highsmith (dominio público, Library of Congress); esquema del generador Sigma-Pescara, Daniel Bonnerue (CC BY-SA 2.0 FR); Firebird II, Eric Kilby (CC BY-SA 2.0); helicópteros de Pescara, Agence Meurisse y autor desconocido (dominio público); Nacional Pescara con Alfonso XIII, autor desconocido (dominio público). Vía Wikimedia Commons.