—[53]→
En el capítulo precedente expuse la descripción de las partes principales que componen un Ictíneo; por ellas se podrá formar concepto de las dificultades que han tenido que vencerse para llegar á la síntesis de un aparato tan complicado y que lleva en sí la fuerza reclamada por las necesidades de la navegación submarina. Mas las combinaciones de orden puramente mecánico, no son tan trascendentales que no admitan los tres periodos por que pasan las obras humanas: período de ensayo, de desarrollo y de perfección. Por graves que, sean, sin embargo, los obstáculos inherentes á la resolución de los problemas mecánicos, nunca podrán compararse á los ofrecidos por el sostenimiento indefinido de la vida en una cámara herméticamente cerrada: porque si los medios no son de una perfección equivalente á los de la Naturaleza, la existencia de los hombres estará comprometida.
De aquí sin duda proviene que hasta ahora sean tan escasas las tentativas para enseñorearse de un elemento que exige una cámara comparable á la organización del pez, si nos referimos al líquido que ha de atravesar, y á un mundo diminuto con respecto al hombre cuya vida ha de sostener.
¿Bastará para la libre y perfecta respiración, producir oxígeno, absorber ácido carbónico, destruir los miasmas y condensar el agua que producimos? El estudio de la atmósfera terrestre y de las —54→ funciones de los organismos que la afectan son indispensables para mantener el aire de las cámaras en el misino estado que lo suministra la Naturaleza.
A la vida le es necesario el contacto continuo del aire atmosférico, sin el cual las plantas y los animales mueren. Todo lo que vive respira. La vida se desarrolla en el seno del agua á favor del aire en ella disuelto, y aun se mantiene en la profundidad de las cuevas donde no ha penetrado jamás la luz solar y donde los animales que las pueblan han perdido la facultad de ver. Se sostiene el organismo de los peces en los depósitos, líquidos subterráneos de los arenales de África donde la sonda artesiana arranca chorros de agua que arrastran peces desprovistos de ojos como los de las cuevas. De estos y otros hechos se deduce que la acción directa de los rayos solares no es inmediatamente necesaria para los organismos de ciertos animales; mas no así la acción atmosférica que vamos á exponer.
Todos los hechos de respiración de vegetales y animales interesan en alto grado á la navegación submarina, á las cámaras de los Ictíneos, cuyo objeto principal es el mantenimiento de la vida en las condiciones que la salud exige y donde es indispensable que lleguen agentes artificiales, cuya acción sustituya en todas sus partes á las fuerzas naturales. Esta sustitución debe ser tan perfecta como sea posible y para más adelante será necesario que estudiemos y sepamos Cómo obra la Naturaleza en los rayos; solares, en la atmósfera, en el suelo, en el agua, en las celdas orgánicas, en las raíces, tallos, hojas, llores, frutos; en la germinación y desarrollo de la semilla, del huevo, del animal, de la planta, y en la reducción y combustión de los cuatro elementos orgánicos que constituyen la vida tal cual la conocemos. Y si bien es verdad que actualmente desconocemos cómo y de qué manera la Naturaleza obra en cada una de estas operaciones, siéndonos imposible por lo tanto practicar una síntesis completa; sin embargo, los estudios hechos son ya bastantes para guiar al naturalista en la de una naturaleza artificial, cual la reclamada por las cámaras de los Ictíneos, verdadero embrión del pequeño mundo, que debe atravesar medios impropios para sostener la vida del hombre.
—55→La vida se mantiene sobre la superficie de la tierra á favor de la fuerza solar; la vida consiste en un cambio mutuo de productos entre el reino vegetal y el reino animal, cambio que tiene lugar por medio del aire y á favor de la luz y calor solares; constitúyenla dos aparatos: uno de combustión y, otro de reducción, los cuales, descansando en el suelo, ocupan un grandísimo espacio en la atmósfera.
El aparato de reducción es el reino vegetal, que se apodera del carbono del ácido carbónico, el hidrógeno del agua, y el ázoe del amoníaco, para dejar libre en la atmósfera el oxígeno. De esta reducción vive el animal; se alimenta de los productos reducidos de las platilas y se los asimila, esto es: de ellos compone su carne, sus huesos y su sangre; y para hacer este trabajo de asimilación necesita, además del oxígeno que ha dejado libre la planta en el ambiente para quemar el carbono, el hidrógeno y el ázoe que como alimento le han suministrado las plantas. El reino animal constituye el aparato de combustión y devuelve á la atmósfera las sustancias de que vuelve á apoderarse el reino vegetal.
La atmósfera es el receptáculo de todas las emanaciones terrestres; las corrientes generales que vienen de los Polos por las elevadas regiones, y las locales, mezclan y confunden todas las emanaciones hasta el punto que, el aire, en todas partes, en la superficie y en las elevaciones de 7,000 metros presenta una igual composición. En efecto, el traído de esta altura por Gay Lussac contenía la misma proporción de elementos que el aire de las regiones bajas. Sin embargo, cerca de las grandes poblaciones y de los volcanes en actividad y aun en las praderas y los bosques, durante la noche, abunda algo más el ácido carbónico.
La composición del aire es, por ciento, de 79'20 ázoe y de 20'80 oxígeno en volumen y en peso de 77 del primero y 23 del segundo; contiene además 4 ó 5 diezmilésimas de ácido carbónico, 6 á 9 milésimas de vapor de agua, amoníaco en pequeña cantidad y aun en estado de nitrito ó nitrato.
Los elementos constitutivos de la vida se encuentran pues, en la atmósfera: hidrógeno, carbono, ázoe, oxígeno; están en ella en forma de ácido carbónico y óxido de amonio; forman parte del mismo aire que envuelve al globo y hasta cierto punto puede —56→ decirse que las plantas son la misma atmósfera manifestándose en forma de vida. Estos elementos constituídos en vegetales, han de volver á la atmósfera de donde han salido pero antes han de ejercer funciones de un orden superior, realizando la vida de los seres que emiten calor, que tienen movimientos espontáneos y gozan de sensibilidad: la vida plena, exuberante que se exhibe por el instinto, el pensamiento, la conciencia del propio raciocinio y por la aspiración constante al dominio de lo desconocido.
Para estas funciones de un orden tan elevado, la vida que se desarrollaba por medio de las partes blandas, exteriores, por la corteza y superficie de las hojas, se repliega en sí misma, se hace interior, forma agrupaciones más delicadas y más perfectas, en cuyos espacios microscópicos se verifica una combustión lenta, continua, por medio del oxígeno, disuelto en la sangre, y que la respiración ha tomado de la atmósfera.
RESPIRACIÓN ANIMAL.- En las relaciones del reino animal con el aire no me ocuparé en la presión que este fluido ejerce sobre la periferia de los órganos interiores y exteriores, aunque su estudio sea interesante al arte de bucear; en los Ictíneos se podrá mantener una presión interior que, no excederá de cinco centímetros á la inicial de la columna barométrica, y este exceso no dificulta la circulación de la sangre y por consiguiente no puede ocasionar las congestiones que comprometen á menudo la existencia de los buzos.
La respiración animal consiste, en un cambio de gases que se verifica á través de ciertas membranas que facilitan la disolución de un gas en los organismos mientras tiene lugar la excreción de otro ú otros. A favor de este cambio la sangre de los animales se apodera del oxígeno del aire que lo emplea en quemar carbono, hidrógeno y ázoe; así se genera el calor y la electricidad, no sólo necesarios á la asimilación de los productos del acto digestivo, sino también indispensables á las demás funciones de todos los órganos.
En el siglo XVII, -observan Fremy y Pelouze,- R. Boyle opinaba ya que el objeto de la respiración es purificar la sangre; luego apareció Mayow que comparó la respiración á una combustión, y dice: «que á favor de ella y del aire la sangre venosa pasa á ser —57→ sangre arterial.» A últimos del siglo pasado Lavoisier estableció los siguientes principios: «1.º, el aire introducido en los pulmones, quema una parte del carbono de la sangre, para hacer ácido carbónico; 2.º, no solamente hay una combustión de carbono, sino también de hidrógeno y una formación de agua; 3.º, la proporción de ázoe contenida en el aire, no varía sensiblemente en el acto de la respiración; 4.º, el consumo de oxígeno y la producción de ácido carbónico varían para un mismo individuo; la cantidad de ácido carbónico es mayor durante la digestión; aumenta también en el estado de movimiento y de agitación.»
«Es un axioma que donde hay sangre que circula hay pulmones ó branquias que respiran. Todos los animales de respiración circunscrita tienen necesariamente un líquido que circula y los insectos que se distinguen por tenerla general, esto es, en la piel no tienen circulación, y ya que no vaya la sangre á buscar el aire por medio de los pulmones, el aire la busca á través de la piel que cubre los insectos. Por lo cual se ve que hay órganos que se llaman unos á otros y los hay que se excluyen; y que así como los locomóviles dependen de los digestivos, los destinados á la circulación están sujetos á los respiratorios por la misma ley de la existencia de los seres.» Estos principios que saco de la Historia de los Trabajos de Cuvier, por Flourens, los completa el mismo autor de la manera siguiente: «Además la fuerza de los animales puede medirse por un aparato respiratorio; así vemos en las aves un sistema de respiración doble; los mamíferos lo tienen simple; los peces incompleto por la poca cantidad de tire que encuentran en el medio en que respiran. Las primeras están dotadas de una fuerza muscular asombrosa; de mediana los segundos; y de pequeña los peces, los cuales tienen apoyo en el mismo medio en que viven. La fuerza de los peces corresponde á la de los reptiles, que á pesar de hallarse dotados de un sistema completo de órganos respiratorios, semejan á los peces en fuerza, por no disponer de un sistema de circulación perfecto: lo que les falta á los peces de aire, falta á los reptiles de circulación16.»
—58→De estos principios debemos deducir una consecuencia que interesa á nuestro Arte: si los animales que desarrollan más fuerza muscular poseen un sistema de respiración más perfecto, y por lo tanto consumen más oxígeno, de manera que podemos sentar que la combustión corresponde á la fuerza, es claro, que si este principio es verdadero de una manera general, lo será en los casos particulares, y por lo tanto podremos sentar que el oxígeno consumido corresponde á la fuerza desarrollada, tanto en las especies como en los individuos, y como en las máquinas de vapor.
Luego, pues, cuanto mayor sea la suma, de trabajo verificado, tanto mayor será, el gasto de oxígeno, y la tripulación de un Ictíneo consumirá más oxígeno trabajando que no en estado de reposo. Lo cual es un dato que se ha de tener en cuenta en navegación submarina.
Por no haber reflexionado lo bastante sobre estos principios, y ateniéndome á los experimentos propios y extraños, hemos sufrido en las pruebas submarinas una verdadera falta de oxígeno, que yo atribuía á la mala calidad de los materiales que empleábamos, y sin embargo, la causa consistía en el mayor consumo que hacíamos de este gas vital á consecuencia del pesado trabajo que ejercíamos.
Todos los animales influyen poderosamente en la atmósfera, y vamos a ver con respecto á una cantidad dada de aire, la influencia que ejerce la respiración.
El hombre, si está sano, según Dumas, espira un aire que contiene de 3 á 5 por ciento de ácido carbónico, 3 á lo menos y 5 á lo más; en el hombre enfermo la proporción baja á 1 ó sube hasta 8 por ciento. Un adulto introduce en sus pulmones 1/3 de filtro de aire poco más ó menos por cada inspiración y hace 16 por minuto. Contiene el aire espirado de 4 á 5 por ciento de ácido carbónico y ha perdido de 4 á 6 cent. de oxígeno.
«Los números siguientes representan la cantidad de carbono contenido en el ácido carbónico exhalado durante una hora por los pulmones del hombre en diferentes edades.
»Un niño de 8 años quema en una hora 5 gramos de carbono; este número se eleva por grados intermedios hasta 8g7 en un joven de 15 años.
—59→»Desde los 15 años la cantidad de carbono quemado aumenta del modo siguiente: á los 16 años 10g1 de consumo en una hora; y esta cantidad se eleva á 11g4 desde 18 á 20 años; y á 12g2 en el período de la vida comprendido entre 20 y 30, permaneciendo á poca diferencia en la misma cantidad, de 30 á 40 años.
»De 40 á 60 el ácido carbónico exhalado en una hora no está representado más que por 10g1; de 60 á 80 aparece solamente 6g2 y en un anciano de 102 años no fué más que de 5g9.
»El máximum de exhalación de ácido carbónico que hemos encontrado nos lo ha ofrecido un joven de 26 años de una constitución atlética, que en dos experimentos consecutivos ha quemado cada vez 14g1 de carbono. En un hombre de 60 años que, en semejante edad conservaba una constitución tan fuerte como la precedente, la cantidad de ácido carbónico exhalada en una hora, se hallaba represcritada por 13g6 de carbono.
»Por último, un anciano que á los 92 años conservaba una energía notable y que en su juventud había tenido una fuerza poco común, ofreció cerca de 9 gramos de carbono quemado por hora.»17
En estos experimentos se ha computado en carbono el hidrógeno quemado: pero en navegación submarina interesa saber la cantidad muy aproximada de ácido carbónico exhalada por los pulmones del hombre. Dumas representa el hidrógeno en una cantidad al menos triple de carbono y dice que el hombre quema 1g25 de hidrógeno por hora. Por lo tanto, ya que los experimentos de Andral y Gavarret, referidos á la edad de 30 á 40 años establecen que el hombre quema 12g2 de carbono, debemos descomponer esa cantidad en 8g45 carbono y 1g25 hidrógeno; las cuales dan 30g98 por hora en ácido carbónico cuyo volumen en litros es de 15'646 y en vapores de agua 11g25, cuyo volumen es de 19'125 litros. Tenemos, pues, que un hombre de 30 á 40 años, sin ejercer ninguna fuerza, sin otro gasto que las funciones de la vida, exhala por hora y por los pulmones 42g de materia viciadora de la atmósfera. Además, según Lecanu, —60→ produce por hora 1g33 de urea, la cual contiene gramos ázoe 0'625; y excreta por la misma respiración una materia animal particular que entra fácilmente en putrefacción, que se parece á la albúmina impura, y de la cual nos ocuparemos luego.
El consumo, pues, de oxígeno por hora es:
| Empleado en quemar carbono: | gramos... | 22'53 |
| » » hidrógeno: | » | 10'00 |
| El contenido en la urea... | 0'17 | |
| Total gramos... | 32'70 |
O sean en volumen 23 litros oxígeno gastados por hora.
Mis experimentos arrojan una cantidad superior á ésta; la cantidad de 28 litros por hora y por individuo, sin ejercer ningún género de trabajo; empero es muy probable que el consumo de óxigeno dentro de un Ictíneo aparezca mayor por la oxidación de las piezas de hierro, cuya superficie es muy considerable.
Ahora bien; según las observaciones de Boussingault18, un metro de superficie verde de los dos limbos de las hojas expuesto al sol produce en doce horas 6 litros 1/3 de oxígeno. Por lo tanto, un hombre en una hora consume el oxígeno que en igual tiempo producen 44 metros de superficie verde. Este trabajo debido á la luz solar y traducido en calor representa de 50 á 60 calorías, si el oxígeno debiese obtenerse de la descomposición del agua á favor de la temperatura de disociación; y si este trabajo debiera verificarlo el hombre que consume el oxígeno, no le bastaría el tiempo de una hora. Esto prueba que el animal, ni aun por las funciones de la respiración, se basta á sí propio: si debiera vivir de su fuerza empleada en producir oxígeno, su existencia quedaría en un breve plazo extinguida.
Acabamos de exponer las funciones de los reinos vegetal y animal, y estas últimas con relación al hombre; sabemos de una manera positiva que los animales queman carbono, hidrógeno y ázoe, y que los vegetales los reducen; que uno y otro reino se completan; que la unión mutua se hace por medio de la atmósfera; que —61→ en este grandioso laboratorio no se efectúan más que dos funciones, quemar y reducir; que sólo esta última absorbe fuerza, y que ésta sale del sol.
De modo que la vida está comprendida entre dos hechos: una combinación de carbono, hidrógeno y ázoe que absorben luz y calórico, y una verdadera destrucción de estos compuestos emitiendo el calor absorbido y transformando la luz en electricidad.
La fuerza solar impalpable, imponderable, absorbida por la planta, ¿aparece tal vez en el animal en fenómenos de sensibilidad y pensamiento? Esta es la opinión de Lavoisier que tan elocuentemente confirma Dumas en su Estática química de los seres organizados, diciendo:
«Si la sensibilidad y el sentimiento, si las facultades más nobles del alma y de la inteligencia, tienen necesidad de una cubierta material para manifestarse las plantas son las que están encargadas de urdir la trama con los elementos que toman del aire bajo la influencia de la luz, que el sol, origen inextinguible de ella, arroja constantemente y por torrentes sobre la superficie del globo.»
He dicho ya que para producir oxígeno es necesario ó acción solar, ó calor artificial ó fuerza mecánica ú otra cualquiera; y como en cámaras herméticamente cerradas no puede disponerse de la luz solar, ni del magnetismo terrestre, ni por ahora, de fuerza alguna natural, no queda otro recurso, para las necesidades de la respiración, que sacarlo de los cuerpos oxigenados poco estables.
Por otra parte las funciones que ejercen las plantas sobre la atmósfera, son superiores á los medios químicos que posee la ciencia. Hasta ahora no se ha encontrado ningún procedimiento para descomponer á la temperatura ordinaria el ácido carbónico; si se lograse, podríamos aprovecharnos del carbono como combustible y tal vez como materia digerible y del oxígeno como elemento de respiración. Paso á ocuparme, pues, de la respiración.
RESPIRACIÓN EN CAMARAS CERRADAS.- Con el objeto de probar los efectos de la respiración continuada en una —62→ misma cantidad de aire y he encerrado aves en un volumen de aire, cincuenta veces mayor que el de su cuerpo, y he aquí los síntomas que he notado y que he descrito en otra parte:19
Si se encierra herméticamente un pájaro en una campana de cristal, cuyo aire interior esté en comunicación con un aparato, cerrado también herméticamente, pero capaz de determinar una corriente de aire, tomada del interior de la campana y devuelto á ella, después de purificado, el pájaro vivirá, comerá y no denotará por ninguna señal de malestar que su estado no sea el normal; pero si el aparato deja de funcionar he aquí lo que sucede:
Al fin de la primera hora, la condensación de los vapores de agua en las paredes del cristal, se pronuncia en gotitas que van aumentando de tamaño.
A 1h 30 minutos. El pájaro respira teniendo el pico un poco abierto.
A 1h 40' La respiración es sensiblemente apresurada, y el pico más abierto. Se agita.
A 1h 44' La agitación es mayor, el anhelo es grande y el pico muy abierto.
A 1h 48' El anhelo es tan grande, la respiración tan apresurada y su malestar tan manifiesto, que no se puede dudar de que la asfixia está determinada.
A 1h 51' El pájaro no puede sostenerse; su cuerpo oscila. En este estado, si la experiencia se prolonga sin que se haga intervenir el purificador, el pájaro muere; pero si desde este momento obra el purificador durante algunos minutos, no se nota mejora, pero luego ésta es sensible.
A 2h Sigue el anhelo; pero no tan vehemente.
A 2h 15' Respira con la boca casi cerrada.
A 2h 20' Ha desaparecido todo el anhelo; pero está entorpecido, y no da señales de reparar los movimientos ni el ruido que se haga á su alrededor.
A 2h 25' Su estado es el normal y si se abre la campana el pájaro echa á volar.
—63→Saber el tiempo que un hombre puede respirar en una misma cantidad de aire sin peligro para la salud, es indispensable en navegación submarina; porque los órganos destinados á la purificación constante en los Ictíneos, como todos los aparatos mecánicos, son susceptibles de desarreglos y entorpecimientos; y en estos casos el sostenimiento de la respiración estaría confiado á la cantidad de aire que hubiese en la cámara; además puede ser necesario, en ocasiones, prolongar la permanencia de los exploradores en el Ictíneo, cuando ya hubiesen concluído todos los medios de purificación y de generar oxígeno, por causas que dependen exclusivamente del estado del mar.
Antes de pasar á los experimentos que con este objeto he verificado, creo oportuno dar cuenta de lo que, dice Mr. Leblanc acerca de la respiración en atmósferas confinadas que encuentro en los tratados de química:
1.º Sin negar que diversas causas concurren á hacer insalubre una atmósfera limitada, es necesario reconocer como un hecho de experiencia, que la proporción de ácido carbónico en sitios habitados y cerrados, crece con el grado de insalubridad. Cuando alcanza uno por ciento, la estancia de los hombres en aquel sitio no puede prolongarse sin sentir malestar; esta dosis de ácido carbónico ha de influir sensiblemente en el organismo, sobre todo si su acción se prolonga durante algún tiempo.
2.º Los experimentos de Mr. Péclet establecen que la ración de aire por hora que debe disfrutar un hombre, es al menos de seis metros cúbicos, si se quiere que su respiración esté en las condiciones acostumbradas. Seis metros cúbicos, es precisamente el volumen de aire necesario para mantener en estado de vapor la totalidad de agua producida por la transpiración pulmonar y cutánea durante una hora.
3.º En una atmósfera que contenga de cinco á seis por ciento de ácido carbónico, la llama de una bujía se extingue; la vida puede continuar, pero la respiración es penosa, y los animales de sangre caliente revelan un malestar profundo.
4.º Sobrevienen accidentes cuando ha desaparecido la proporción de cuatro por ciento de oxígeno y ha sido reemplazada por —64→ ácido carbónico ó ázoe. En las galerías de las minas en que el oxígeno es absorbido por los sulfuros metálicos en aire es inmediatamente asfixiable cuando el oxígeno baja á quince por ciento.
5.º Debe considerarse como nociva una atmósfera en que el ácido carbónico esté representado en cuatro por ciento, que es el estado en que el aire sale de nuestros pulmones; la experiencia enseña que la respiración en estas circunstancias no es normal, y el razonamiento nos induce á creer que nuestros órganos pueden sentir la influencia de una proporción de ácido carbónico inferior á un céntimo.
He aquí ahora el resultado de mis experimentos de respiración sin general oxígeno ni absorber el ácido carbónico producido. Para esta clase de investigaciones es necesario adoptar, con referencia á los compañeros con que uno se encierra, todas aquellas medidas de prudencia que exigen las condiciones del carácter de cada uno, á fin de que la imaginación de los encerrados no se exalte creándose dolores, anhelos y malestar ilusorios: yo he hecho en este sentido todo lo que la prudencia me ha sugerido y ordinariamente he triunfado de los genios aprensivos. Estos experimentos los he hecho en 1858, antes de botar al agua el primer Ictíneo, y los he continuado después en 1859 y 1860. Ya se han verificado en la superficie del mar, ya en el fondo y aun navegando: hemos permanecido encerrados sin dar oxígeno y sin absorber el ácido carbónico que exhalamos, siendo los individuos en número de tres á seis y no disponiendo más que de siete metros cúbicos de aire y aun no cabales; que ésta era la capacidad del primer Ictíneo. Según Péclet solo teníamos aire por una hora y por un individuo.
Sin embargo, en algunas de estas pruebas éramos seis personas de veinticinco á cuarenta años y correspondía el aire en estos casos á metros cúbicos 1'166 por persona. Nos sumergíamos á siete ú ocho metros de profundidad, y si no hacíamos otro trabaja que el de subir y bajar, lo cual se obtenía por la fuerza de un solo hombre, podíamos permanecer dentro del Ictíneo dos horas y media. He aquí lo que pasaba entonces en la cámara:
En la primera hora, el termómetro marcaba 2º5 sobre la temperatura —65→ inicial y no experimentábamos síntoma alguno que indicase variación en el aire; sin embargo, estaba completamente saturado de vapor de agita, y éste ejercía una presión que el barómetro indicaba por 10 á 12mm sobre la inicial20.
El máximo de presión barométrica varía entre los 30 minutos de estar encerrados y 1h y 37' según el número de individuos que contiene la cámara; si es de 3 á 4 antes de los 60 minutos, y si es de 5 á 6, alcanza la mayor presión entre los 60 y 90 minutos.
Si dependiera exclusivamente la presión de la temperatura, crecería como ella; y no es así, puesto que, cuando son 4 personas, la mayor presión corresponde á un aumento de 2º5 de calor, y sin embargo alcanzará 5º á las dos horas de encerramiento: depende sobre todo de los vapores de agua, de que se está saturando la atmósfera de los Ictíneos, hasta aquel punto que su condensación en las paredes y maquinaria de la misma cámara viene á equilibrarse con los producidos por la transpiración pulmonar y cutánea de los tripulantes. Desde que se establece este equilibrio, durante algunos minutos, no hay alteración barométrica, pero luego va bajando de algunos milímetros, para quedar otra vez estacionaria. En uno y otro período, sin embargo, hay oscilaciones.
Al finalizar la primera hora, siendo seis las personas y una vela de esperma encendida, la llama de ésta, de blanca que es al principio, pasa á roja y disminuye en diámetro y altura. Si se frotan fósforos, arden; pero la cerilla no queda encendida. Si la vela de esperma se traslada de uno á otro sitio se ha de hacer de una manera suave, ó de lo contrario se apaga y la llama por fin muere, por falta de oxígeno, á los 75 minutos de encerramiento.
Á las 2 horas empezábamos á experimentar alguna dificultad en la respiración y algún síntoma de asfixia. La temperatura á esta hora alcanzaba el máximo que es de 5º sobre la inicial.
Á las 2h 30' el anhelo era notable; debíamos respirar con la —66→ boca entreabierta y sentíamos una verdadera falta de aire, como si estuviésemos ejerciendo un trabajo pesado y por consiguiente la respiración era apresurada, hasta dar 24 aspiraciones por minuto. El dolor en las sienes que á las 2 horas podía aun pasar desapercibido, aumentaba por grados y empezábamos á experimentar una debilidad algo vaga y confundible con la falta de alimento.
Al llegar á este estado, cesábamos en la prueba, quedándonos todavía bastante fuerza y empuje para dar en la gran bomba de aire y poner el Ictíneo completamente á flote.
Al salir se nos ha advertido varias veces de que el color del rostro era algo lívido: sentíamos el bienestar que da la posesión y goce del ambiente libre; mas el dolor en las sienes se prolongaba hasta seis horas después, y á medida que desaparecía se iba replegando en la frente; no siendo, sin embargo, bastante fuerte para impedirnos el habitual desempeño de nuestras ocupaciones.
De estas pruebas se deduce que un hombre puede vivir por espacio de dos horas y media en un volumen de aire veinte veces al de su cuerpo, respirando siempre en la misma atmósfera que va sobrecargándose de ácido carbónico y vapores de agua, sin que la salud sufra alteración notable.
Al final de los ensayos de respiración de que acabo de dar cuenta, teníamos una cantidad de ácido carbónico, vapores de agua, y una falta de oxígeno, cuyos valores voy á aproximar en lo posible.
Echando la cuenta por lo que dicen Dumas, Andral y Gavarret, la cantidad de carbono que cada una de las seis personas encerradas consumía por hora, era de 8g45; la de hidrógeno, 1g25; el gasto de oxígeno, como se ha visto, era de 23 litros por hora y por persona.
Veamos, pues, los elementos de la atmósfera del Ictíneo al salir de una de estas pruebas:
—67→| El carbono a razón de litros 15'64 por individuo y por hora, había producido litros 234'70 de ácido carbónico, los cuales, relacionados a los 7m3000 eran por ciento... | 3'35 |
| El hidrógeno produjo 169 gramos agua, que son 280 litros vapores de agua, y por ciento del aire total del Ictíneo... | 4,1 |
| Los 23 litros de oxígeno por persona y por hora, habían dejado el aire del Ictíneo en la proporción de oxígeno por ciento... | 15'78 |
| El ázoe, suponiéndole alterado en un aumento de 2 por ciento del oxígeno consumido... | 79'21 |
| 102'44 |
De la sola constitución de la atmósfera del Ictíneo se ve que la presión barométrica debía alterarse; pues si evaluamos el volumen del aire en ciento y siendo ahora 102'44 el barómetro, debía indicar 18mm5 de presión. Si además atendemos á los 5º de aumento en la temperatura, ya que por cada grado crece el volumen 0'00367 cien-milésimos, la presión en el barómetro será de 14mm y la total en ambos conceptos de 32mm.
Dependiendo, pues, en primer lugar de los vapores de agua, que produce la combustión muscular, se comprenderá que haya continuas variaciones barométricas de que ya he hablado, ocasionadas por la condensación, que es más ó menos activa según sea el estado de movimiento ó quietud del aire del Ictíneo á cuya agitación contribuyen los tripulantes.
Estos son los efectos que produce la respiración continuada durante 2 ½ horas por 6 hombres en 7-3 de aire y estando en perfecto reposo; mas si se ejerce un trabajo pesado como el de navegar por debajo de agua, y no se restablece el oxígeno gastado, ni se absorbe el ácido carbónico, es indispensable acortar el tiempo de la prueba á fin de evitar los accidentes. Siempre que hemos navegado con estas condiciones, hemos reducido á 5 el número de tripulantes y el tiempo á 2h 20' alternando los períodos de trabajo con los de reposo, siendo de 12 minutos de ordinario los primeros y de 4 los —68→ de descanso. Lo cual da por resultado, que si el individuo en estado de reposo gasta 100 de oxigeno, trabajando gasta un exceso equivalente á 15 por ciento.
A pesar de la fatiga, en este último caso, el dolor en las sienes era más suave y después se desvanecía más pronto; lo que, parece probar que depende más inmediatamente del mayor tiempo que se respira en un aire impuro, que de la cantidad de ácido carbónico que contiene.
Por el resumen de las pruebas que acabo de hacer, se viene en conocimiento de dos circunstancias que parecen estar en contradicción con dos afirmaciones de M. Leblanc, antes notadas. La primera hace referencia á la insalubridad de una atmósfera que contiene 1 por 100 de ácido carbónico; nosotros hemos respirado dentro de un aire que teniendo á los 45 minutos de estar encerrados dicha porción de ácido carbónico, hemos continuado durante siete cuartos de hora respirando el mismo aire gasta contener 3'35 por 100 de dicho gas. La segunda consiste, en que no es inmediatamente, asfixiable una atmósfera cuyo oxígeno sea de 16'80 por ciento y esté representada su falta de 4 por ciento, por otros 4 por ciento de ácido carbónico y vapores de agua. Muchas veces hemos respirado una atmósfera de peores condiciones, sin que hayamos sufrido más que las ligerísimas alteraciones en nuestra salud, de que he dado cuenta. De las pruebas descritas resulta que gastando por individuo á razón de 23 litros de oxígeno, á las 2 horas teníamos la proporción de 16'80 por ciento, y sin embargo, hemos podido todavía permanecer 30 minutos más encerrados, y emprender en seguida, sin abrir la escotilla, el trabajo de llenar de aire las vejigas de flote. Yo estoy satisfecho de haber esclarecido este punto de fisiología interesantísimo al Arte de navegar por debajo del agua.
Sometidos los exploradores submarinos á un régimen de aire en que constantemente el ácido sea absorbido, los vapores de agua condensados y el oxígeno en la proporción debida, no se experimenta ningún malestar durante el tiempo de seis horas; transcurridas las cuales el aire del Ictíneo se encuentra en las mismas condiciones del ambiente libre, de lo que deduzco que los —69→ exploradores podrían vivir indefinidamente incomunicados sin experimentar otra incomodidad que la natural tristeza que infunde el encerramiento en una cámara subacuática, donde todo es sombrío, aunque se navegue a flor de agua.
Desde el momento que empieza la sumersión, debe ponerse en marcha el ventilador que aspira el aire de proa del Ictíneo y lo arroja á popa, después de haber pasado por una disolución alcalina; y á pesar de no ser necesario, yo opino que es mejor que marche constantemente y mientras dure la prueba; porque los órganos de purificación son los que infunden mayor confianza y tranquilidad á los tripulantes submarinos.
Cada media hora debe generarse una cantidad de oxígeno equivalente á 16 litros por cada una de las personas encerradas. El oxígeno generalmente lo obtengo del clorato de potasa mezclado con el peróxido de manganeso á favor de la combustión del zinc ó del hierro dulce; la manera de generarlo está descrita en los complementos á la corriente del oxígeno obtenido se dirige, á la general del conducto aspirante del ventilador, á fin de que se mezcle perfecta con el aire y se purifique al pasar por la disolución alcalina, donde dejará el ácido carbónico que la impureza de los materiales trae consigo.
El oxígeno naciente carece de transparencia, hasta el punto de impedir que la luz de una vela sea visible á cinco metros de distancia en una cámara de 29 metros de capacidad, donde se hayan generado trescientos litros de oxígeno; y esta falta de transparencia subsiste por más de una hora: lo cual era un gran inconveniente, tanto por la oscuridad que ocasionaba, como por afectar la moral de la tripulación. Juzgué que este defecto debía proceder de un movimiento molecular muy poderoso que adquiere el oxígeno al divorciarse del cloro, y que este movimiento se templaría concentrando el mismo oxígeno, á fin de que cada una de sus moléculas encontrarse en las inmediatas, movimientos iguales, capaces, por lo tanto, de influirse mutuamente y llegar de este modo á la armonía de la transparencia. En efecto; produciendo el oxígeno en un recipiente herméticamente cerrado, donde deba adquirir una tensión —70→ de dos atmósferas, y dejándolo así comprimido no más que el tiempo de cinco minutos, sale tan transparente y oloroso como el aire de los bosques.
En estas pruebas, la presión interior alimenta desde el principio al fin, conforme crece la temperatura, lo cual está conforme con la teoría.
Nada más hay que observar, nada que decir, sino expresar la satisfacción que experimentábamos sabiendo que la atmósfera que nos rodeaba era constantemente purificada y que recibía una corriente de aire vital, que pocos momentos antes estaba en estado sólido, y que la reacción del zinc pulverizado y del peróxido de manganeso había producido bastante calor para arrancarlo del clorato de potasa.
Es indudable, pues, que con productos; gaseosos artificiales, aunque provengan directamente del reino mineral, puede alimentarse la respiración de los animales, lo cual se ha probado muchísimas veces en las cámaras de los dos Ictíneos. Ya Lavoisier había dicho que, mezclando los dos fluídos elásticos que componen el aire, fluidos obtenidos separadamente, se forma un aire en todo parecido al atmosférico, y que, casi á un mismo grado, es propio para la combustión, la calcinación y la respiración de los animales.
El oxígeno que hemos respirado provenía del bicromato de potasa, del clorato de la misma base y del peróxido de manganeso: en cualquiera de los tres casos, nuestra respiración ha sido natural, como si nos encontrásemos en plena atmósfera; y no hemos observado durante nuestro encerramiento, ni después de salir de él, ningún síntoma, ni la más ligera señal, ni vicio en nuestras funciones. Estos experimentos tienen su importancia, por cuanto el oxígeno que nos suministra la Naturaleza procede en su totalidad del reino vegetal todo el existente en estado libre, en la atmósfera ha sido eliminado del ácido carbónico y del agua mediante la acción combinada de las plantas y la luz; ha sido depositado en el aire en estado de ozono, y ya sabemos que en este estado posee propiedades eminentemente activas. Ahora bien: cuando el ozono pasa al estado neutro ¿adquiere alguna nueva propiedad que le distinga del oxígeno eliminado de sustancias inorgánicas y que le haga impropio —71→ para la respiración? Los experimentos que hemos hecho prueban que el oxígeno así obtenido es tan propio para la vida respirativa, como el que pone en libertad el reino vegetal.
En el primer Ictíneo lo extraímos del bicromato de potasa por medio del calor y del ácido sulfúrico, cuya operación se verificaba fuera de la cámara donde lo llevábamos almacenado para las pruebas.
En el segundo, y antes de tener motor submarino, lo sacábamos del clorato de potasa, dentro del mismo Ictíneo, durante las sumersiones y á medida de las necesidades de la respiración.
Ultimamente, cuando ha estado de una manera definitiva instalado el motor en el Ictíneo, se desprende, de la misma combustión, cuyo calor es la fuerza que ha sustituído la de nuestros brazos: en este caso, en gran parte, proviene del peróxido de manganeso.
De cualquiera de estas tres procedencias el oxígeno es respirable: en ninguna prueba, repito, hemos echado de menos, bajo este aspecto, el libre ambiente, aunque el tiempo se haya prolongado á más de ocho horas.
Ignoro, como ya he observado en otra ocasión, si en mayores periodos de encerramiento en una atmósfera artificial, podrían desarrollarse condiciones que dificultasen la respiración; sin embargo, sean cuales fueren esas condiciones no me dan ninguna pesadumbre; porque el término de ocho horas es un período suficiente para las actuales necesidades de la navegación submarina, ya se refiera á la industria, ya á la guerra marítima, y aun á ciertas exploraciones científicas.
Más adelante, cuando el empleo de la cámara del Ictíneo requiera mayor conocimiento de la atmósfera, se verán los inconvenientes que acaso pueda ofrecer el sustraerse el hombre por largo tiempo á la acción de los agentes naturales. La luz del sol, por ejemplo, es indispensable todo ser organizado; pero así las plantas como los animales pueden vivir por algún tiempo privados de sus rayos, y aun los animales, tal vez, de una manera indefinida: ¿podrán vivir asimismo y por un tiempo también indefinido sustraídos á las corrientes del aire atmosférico? ¿Qué calidades adquiere en su perpétuo movimiento del ecuador á los polos, de los mares á las —72→ tierras, de las montañas á los valles, aromatizándose con los olores de la vegetación, ya humedeciéndose, ya secándose, y continuamente penetrado por la electricidad y el magnetismo, por la luz y el calor, y tal vez por otras fuerzas de nosotros desconocidas?
Estas últimas, que llamamos catalíticas y de cuya existencia tenemos pruebas irrefragables, tanto en el orden químico por las reacciones suaves ó violentas que provocan, como en el físico y aun mecánico, por las rupturas que experimentan ciertos cuerpos por choques insignificantes cuyos resultados en efectos mecánicos son muy superiores á la causa aparente que los ha producido, estas fuerzas, repito, ¿tienen aplicación en los organismos?; la Naturaleza ¿las emplea en sus funciones vitales?; ¿serán indispensables para dar ciertas condiciones al aire destinado á la respiración?
Este estudio, mucho más grave de lo que á primera vista parece, hubiera yo podido acometerlo de una manera indirecta, esto es, con la permanencia prolongada dentro del Ictíneo de grandes dimensiones, que me ofreció el Gobierno, y hoy sabríamos ya á que atenernos sobre tan importante materia; pero referido este estudio á un Ictíneo de pequeñas dimensiones, que no consiente satisfacer otras necesidades que las que atañen á la respiración, el tiempo de prueba está limitado á unas ocho horas, y no es posible completar ni aun continuar dicho estudio.
En prueba de que no hay inconveniente en prolongar de una manera indefinida la permanencia de los animales en una atmósfera artificial, no hay más que fijarse en los interesantes experimentos que recientemente los Sres. Regnault y Reisel han practicado sobre animales encerrados, durante muchos días, junto con sus alimentos, con el objeto de indagar en qué cantidad de oxígeno contenido en el ácido carbónico espirado, difería de la cantidad de oxígeno que había desaparecido de la atmósfera limitada en una campana de cristal; y si estas diferencias tenían relación con la alimentación, la clase de animales y sus tamaños relativos y absolutos.
No reseñaré en este capítulo las conclusiones de estos estudios21, sólo me limitaré á consignar cuanto de esencial han practicado —73→ que tenga aplicación á los Ictíneos, pues que no son ya las ocho horas, de que yo hago mención, sino días los que han pasado los animales encerrados, alimentándose y respirando en una atmósfera artificial. Por manera que la tesis que he sostenido siempre, de que el oxígeno, tanto si procede del reino vegetal, como del mineral, es igualmente propio para oxigenar la sangre, queda fuera de toda duda, al menos durante algunos días y probablemente de una manera indefinida.
Conviene que los exploradores subacuáticos estén prevenidos sobre la influencia nociva que ciertos gases ejercen en la economía animal (de los cuales me ocupo en el Complemento á este capítulo que se encontrará en la SEGUNDA PARTE) y que pueden generarse, por determinadas reacciones químicas. Siempre que se intente alguna nueva, por ventajosa que sea al arte submarino debe estudiarse cuidadosamente bajo este aspecto, antes de llevarla al interior de la cámara.
En la actualidad, el Ictíneo es bastante, perfecto para impedir la formación de gases deletéreos; sólo deben combatirse el ácido carbónico, gases intestinales, y la materia albuminosa que transpiramos y que entra fácilmente en putrefacción. Todos desaparecen en el purificador.
La materia albuminosa que excreta el hombre por la transpiración cutánea y pulmonar ha sido objeto de un delicado estudio de Lemaire. Se ha recogido esta sustancia á favor de un globo de cristal lleno de nieve colocado en el centro de una cuadra de un cuartel de soldados, desde las cuatro á las cinco y media de la mañana en la cual había veinte camas ocupadas desde las nueve de la noche anterior. Condensáronse seis gramos de agua cuyo olor era el de la cuadra y sabor algo picante: contenía el líquido, mirado con el microscopio y seis horas después de condensado, cuerpos esféricos, ovalados, cilíndricos regulares ó irregulares de 1 á 2 milésimas de milímetro de diámetro en número tan considerable que una sola gota contenía millares. Sucesivamente se fueron metamorfoseando en animalillos que ejecutaban movimientos —74→ rápidos en todos sentidos y otros llamados bacterios y vibriones.
Dentro de los Ictíneos, los gérmenes de estos animalillos serán arrastrados en la corriente de aire del purificador, en cuya disolución alcalina quedarán curtidos; y así no podrán desarrollarse el tifus y otras enfermedades de que se les supone ser la causa y fundamento. Si, á pesar de esto, el examen microscópico acusara su existencia, indudablemente desaparecerían por la adición del ácido sulfúrico en el purificador, en una pequeña cámara especial y dispuesta en sitio conveniente.
La cal absorbe el ácido carbónico cuando éste pasa muy dividido en una lechada que contenga diez de agua por uno de cal. Cinco gramos son suficientes para absorber rápidamente un litro de este ácido. Si, como he dicho antes, un hombre produce por hora 16 litros de ácido carbónico, 2 kilogramos de cal y 20 litros de agua pueden absorber el que produciría un hombre durante 24 horas.
Las excursiones científicas de los Ictíneos, aunque pidieran muchos días de observación constante, no exigirían por este motivo grandes espacios destinados á la purificación del aire á favor de la lechada de cal.
En este capítulo y en su complemento he expuesto cuanto sé que interesar pueda á las cámaras submarinas con referencia á la atmósfera y á las funciones de los reinos vegetal y animal. Quizá no baste para satisfacer todas las condiciones que á la vez exigen la higiene y la permanencia indefinida del hombre en ese pequeño mundo artificial; sin embargo, para las actuales necesidades de la navegación submarina, creo ser suficiente la resolución que he dado á esos problemas trascendentales que se resuelven por medios tan sencillos y tan seguros como la producción de oxígeno, á intervalos marcados por la necesidad de la respiración; la absorción del ácido carbónico por los álcalis; la condensación de los vapores de agua, y la destrucción de los miasmas.
—[75]→
Desde muy temprano el hombre se ha aprovechado de otras fuerzas, además de las propias suyas musculares, tanto para su industria como para la destrucción de sus enemigos.
Las fuerzas de los animales, del agua y del viento, durante siglos, han sido las únicas de que ha dispuesto el hombre para su trabajo, para el acarreo, para el comercio, hasta la invención del vapor; si bien para la guerra había ya encontrado la pólvora. Hasta ahora no ha podido aplicarse á la industria, cuyo trabajo desempeñado por este agente resultaría caro, aunque se lograse reducir su viveza, demasiado instantánea y rebelde, á la sujeción, docilidad y mansedumbre con que se presta el vapor de agua á todas las evoluciones que le imponen los admirables mecanismos inventados por Watt y los maravillosos órganos inyectadores descubiertos por Giffard.
Acerca del empleo de la pólvora, como motor aplicado á la industria, se cita al astrónomo, miembro de la Academia de París, Huygens, holandés de nacimiento, que fué llamado á Francia (según Aracro, por las liberalidades de Luis XIV y el celo inteligente de Colbert), y que los edictos contra los protestantes arrojaron del suelo francés.
Huygens encendía la pólvora en un cilindro: la expansión de los gases movía el émbolo que recorría un cierto espacio a la extremidad —76→ del cual volvía á verificarse una nueva combustión de pólvora que movía el émbolo en sentido contrario, y así obtenía un movimiento de vaivén que más tarde se aprovechó para la utilización de la fuerza expansiva del vapor de agua en la máquina llamada de vapor.
Según los interesantes experimentos de Bunsen y Schischkoff, la pólvora, en el acto de la inflamación, desarrolla una temperatura de 3,340 grados, una fuerza expansiva de 4,500 atmósferas, y un trabajo teórico de 67,410 kilográmetros por cada kilogramo de pólvora consumido22.
Para la industria, el comercio, y los viajes rápidos, basta la fuerza de la máquina de vapor, y aunque también ha sido suficiente para sujetar la superficie de nuestro globo y es poderosa para procurar el bienestar general, sin embargo, han aparecido otros motores fundados en la electricidad, que hemos visto funcionar en los talleres del habilísimo Mr. Froment; en la del aire, inventados por Ericcson y perfeccionados en Barcelona por nuestro, amigo Reilein; fundados en la combustión de los hidrocarburos por Lenoir, que vimos operar en el Sena y en la última Exposición Universal de Londres; y, por fin, en el calor solar aplicado á evaporar agua y á calentar aire.
Mas, para dominar las elevadas regiones de la atmósfera y el mundo submarino, no bastan las combustiones ordinarias ni el empleo de las fuerzas expresadas; si se encomedaran las conquistas de ambos imperios á las condiciones, actuales de la utilización del calórico, el hombre se vería condenado á no poder salir del vasto paraíso que ocupa sobre la tierra, dejando á las aves y á los peces sus dominios respectivos. Uno y otro dependen de motores especiales que cada uno exige. Fuerzas poderosas y dóciles al mismo tiempo reclama el imperio de los aires; organizaciones mecánicas parecidas á las aves, cuyos aparatos respiratorios y actividad digestiva y muscular desarrollan una fuerza proporcional diez veces —77→ superior á la del hombre. Así, en poco tiempo, pueden elevarse á considerable altura, y atravesar luego dilatados países sin grandes esfuerzos y con la rapidez que imprime la gravedad á los cuerpos que libremente la obedecen.
Fuerzas relativamente débiles suponen los aparatos destinados, como el pez, á recorrer los espacios submarinos. En efecto: el sistema de respiración de estos animales es imperfecto; gasta poco oxígeno; hay por lo tanto en sus órganos una combustión moderada, y ya se sabe que las fuerzas animales son proporcionales al carbono ó hidrógeno quemados. Por otra parte, cuando el hombre nada y se sumerge, atraviesa con facilidad las aguas, á pesar de ser sus formas impropias para este objeto, y de no poder, como el pez, hacerse más ó menos denso. Por lo tanto, las fuerzas destinadas á la locomoción y gobierno de la densidad de los Ictíneos son suficientes si alcanzan la proporción de las ejercidas por los peces: la ley de las correlaciones orgánicas, es ley también en los organismos mecánicos y aun en las máquinas comunes.
El hombre consume mucho más carbono é hidrógeno que el pez, y desarrolla una fuerza proporcional que, á falta de datos más precisos y sacados directamente del estudio comparado de los mamíferos y de los peces, vamos á deducir de una comparación también, de la de los dos medios en que respectivamente viven.
El agua de mar contiene 0'026 de su volumen de aire disuelto, en cuya composición entra el oxígeno por 30/100. En un metro cúbico de agua de mar hay, pues, unos 8 litros de oxígeno disueltos; en igual volumen de aire atmosférico hay 208, esto es, 26 veces tanto oxígeno como en un metro cúbico de agua. Si las fuerzas de los mamíferos y de los peces corresponden á esta proporción, será natural suponer en el hombre, á igualdad de volumen, una fuerza 26 veces superior á la del pez.
Si el hombre pudiese respirar dentro del agua, desarrollaría en la natación fuerzas muy superiores á las de los peces; mas para que la vida respiratoria pueda ejercerse en toda su plenitud, es necesario que se encierre en un aparato cuyas formas y órganos sean iguales ó parecidos á los de aquellos animales. Este aparato —78→ ocupará dentro del agua un volumen muy superior al del cuerpo humano, y la experiencia me ha enseñado que cada hombre necesita un metro cúbico de aire, para poder fácilmente purificarle y restituirle el oxígeno que va consumiendo.
| Si á esta cantidad de metros cúbicos | 1,000 |
| añadimos: | |
| El volumen del cuerpo humano | 0'060 |
| El de la máquina interior | 0'030 |
| El de las paredes de la cámara interior | 0'100 |
| El de las vejigas de flote, para hacer posible la entrada y salida de dentro del Ictíneo | 0'100 |
| Y el del revestimiento exterior para suavizar las formas y resguardar los útiles del trabajo | 1'000 |
| Tendremos por cada hombre encerrado en un Ictíneo, un volumen de | 2'200 |
O sea un volumen 38 veces superior al del cuerpo humano.
Antes de relacionar este volumen con la fuerza humana y la del pez, debemos hacernos cargo de las resistencias nocivas que tiene todo aparato mecánico y de la fuerza necesaria para purificar el aire, y bajo ambos conceptos, disminuirá la nuestra de una tercera parte; y así como la total, comparada á la del pez, era de 26 quedará el efecto útil reducido á 19.
Por una parte tenemos fuerza igual á la que desarrollarían 19 peces de un volumen exactamente igual al nuestro, y por otra un volumen de aparato 38 veces el del cuerpo humano; por consiguiente el hombre encerrado en un aparato ictíneo, que debe penetrar como el pez por el seno de las aguas, si no dispone de otro motor que el muscular, su fuerza es sólo la mitad de la de un pez que midiese un volumen igual al del aparato. En este caso la velocidad del aparato sería sólo una cuarta parte de la del pez.
Bajo estos principios que quizá sean verdaderas bases para motores submarinos se han construido los primeros Ictíneos que han navegado en las aguas de Barcelona; y no teniendo todavía mejores datos, así seguiré construyendo los demás, aunque resultarán —79→ mejorados en la marcha, por razón de poder aumentar la fuerza, ya que dispongo de un motor inanimado.
Como hemos visto, para que podamos navegar por debajo del agua no con la mitad, sino con iguales ventajas á las del pez, necesitamos por cada 2m3290 la fuerza de 2 hombres; y siendo la de éste de 8 kilográmetros y la de un caballo de vapor de 75, tendremos que bastará la de un caballo por cada 10m5 del volumen del aparato submarino. Si los grandes Ictíneos se acomodasen al tipo de fuerza media de los buques blindados, que es de un caballo por 4m3 de desplazamiento, yo sospecho que se adquirirían velocidades parecidas á las de los cetáceos; y esta rapidez en la marcha tendría su aplicación á la guerra marítima, en una esfera más ancha que la de defensa de puertos y costas. Sin embargo, para ésta, y para las aplicaciones industriales y científicas, la fuerza será suficiente si corresponde á un caballo de vapor por cada 10m5 de volumen, sin otro cuidado ni otra mira que la de ser susceptible de aumento para casos especiales, lo cual estaría conforme á la manera con que procede la Naturaleza.
Así como todos los animales almacenan fuerzas en sus músculos para casos extraordinarios, así también el motor de los Ictíneos deberá tenerlas almacenadas para poderlas desplegar en casos idénticos, con el objeto de huir de una corriente ó con el de atacar al enemigo ó burlar su vigilancia, y en general con el de alcanzar un sitio de refugio. Por manera que una fuerza constante poderosa no es necesaria, con tal que se pueda contar con ella en casos especiales.
Si esta fuerza es el calórico aplicado al agua, entonces los depósitos de vapor de las calderas de los Ictíneos deberán ser muy grandes á fin de tener almacenada mucha fuerza para los casos, especiales á que he hecho referencia; pero sin olvidar que la actividad de la combustión también podrá excitarse, en un momento dado, á fin de lograr por el tiempo requerido el desarrollo de la potencia extraordinaria reclamada por la utilidad de las operaciones y la salvación de los Ictíneos.
Se desprende de lo dicho que siendo la fuerza normal para la marcha submarina un caballo de vapor por cada 10m3 de capacidad —80→ interior, la extraordinaria deberá ser mucho mayor: me atrevo á señalar desde ahora que á lo menos deberá ser su cuádruple, á fin de doblar la velocidad en el andar.
Del examen de los motores hoy día en uso, resulta que, la máquina de vapor marina y la de Ericcson, la máquina de Lenoir y la eléctrica, no cumplen con las condiciones exigidas por la navegación submarina. Las dos primeras por estar fundadas en la combustión del carbono, la cual da una cantidad enormísima de ácido carbónico; la de Lenoir, porque debajo de agua, debiera estar fundada en quemar hidrógeno puro, para cuya producción se exigirían cantidades enormes de ácidos corrosivos que harían peligrosa la estancia dentro de los Ictíneos; y la eléctrica, porque aun cuando pudieran precaverse las emanaciones venenosas de las pilas, no ofrece, desgraciadamente, un motor poderoso.
El motor submarino, si esto fuera posible, no debiera estar fundado en la emisión de calórico, á fin de evitar la vasta extensión de superficie refrigerante indispensable para trasladar al exterior el calor sobrante; pero no pudiendo usar ni de la electricidad, por no saber producirla en grandes cantidades y en reducidos espacios, ni saber luego utilizarla de una manera no sabiendo tampoco aprovechamos de la corriente magnética de la tierra, ni, en general, de la afinidad química, mucho menos de las fuerzas catalíticas, he debido fijarme en el calor, ya que aplicado á la evaporación del agua, me ahorraba al menos todos los estudios y pruebas que exigen los receptores de las fuerzas.
Antes de pasar adelante debo confesar que todos mis para obtener alguna fuerza de la osmose se han estrellado contra la debilidad de las membranas ó en la obstrucción de los diafragmas.
También he de confesar mi ineptitud con referencia á obtener algún resultado de la vibración de los cuerpos sonoros, sobre lo cual y á pesar de ser ajeno á este asunto, he de llamar la atención de los inteligentes ya que el fundamento de mis ensayos descansaba sobre la existencia de fuerzas catalíticas que podían desarrollarse á favor de las ondulaciones sonoras.
—81→Para mí ha sido siempre un fenómeno mecánico muy extraordinario, que un cristal, una campana, una barra de acero, templada ó no, tina roca, y en general todos los cuerpos duros y granujientos, se rompan por efecto de las vibraciones ocasionadas por uno ó muchos golpes, cuya fuerza es insignificantísima comparada al esfuerzo mecánico que se necesitaría si, por tracción, debiese producirse el mismo efecto. Cuando se fija la atención en las frecuentes roturas de los árboles cigüeñales, los ejes de los carros comunes, y sobre todo en las ocasionadas en las barras de hierro por una baja temperatura, uno no puede menos de reconocer una fuerza catalítica difícil por ahora de explicar, y comparable á la que reside en las elipsoides de cristal llamados: lágrimas de Holanda.
Entre tanto que desconozcamos estas fuerzas, en el terreno mecánico, y en los casos ya indicados, deberemos suponer que en los expresados cuerpos reside una que está equilibrada y cuya manifestación depende de las vibraciones; de la misma manera que el agua contenida en un depósito producirá un grande efecto mecánico el cual parecerá producido por el levantamiento de la esclusa.
Observando estos efectos y recayendo algunos en cuerpos sonoros, supuse en éstos un aumento de volumen, indicado por las vibraciones; aumento que podía llegar á la ruptura en los nudos ó en los vientres ya que con tanta facilidad se quiebran.
Si había en realidad este aumento de volumen, entonces era necesario recurrir á una fuerza extraña, á fuerzas cósmicas, esparcidas por todos los cuerpos de la naturaleza y que una de sus manifestaciones consistirá en movimientos vibratorios; de la misma manera que el éter se exhibe por las ondulaciones lumínicas.
Que los cuerpos sonoros, cuando vibran, aumentan de volumen parecían indicarlo los experimentos de Savart y Saint-Auge.
Así es que sintiendo la falta de un motor submarino, me resolví á probarlo. En una caja de hierro, puesta vertical, de sección cuadrada, cuyos lados eran de 42 milímetros y cuya longitud era de dos metros, encerré herméticamente una barra de bronce de campanas de igual longitud y de 40 milímetros de lado, —82→ sostenida dentro de la caja en dos de sus nudos; el extremo superior de la caja estaba cerrada con una tapa y el inferior por un tubo en U lleno de agua; en la extremidad libre del tubo en U había ajustado otro recto vertical de cristal de 4 milímetros de sección interior por donde debía subir el agua, en el caso que en el interior de la caja hubiese un aumento de volumen. Las vibraciones repetidas en la barra de bronce no hicieron subir por el tubo de cristal ni una molécula de agua; lo que prueba que los cuerpos sonoros no aumentan de volumen á favor de las vibraciones, aunque durante éstas sean alteradas realmente sus dimensiones.
Sin embargo, en los experimentos de Savart descritos por Daguin23, se asegura que una barra de latón cilíndrica de 34mm95 de diámetro y de metros 1'40 de longitud, á favor de las vibraciones, se prolonga de milímetros 0'60; que cuando las vibraciones son muy enérgicas, pueden ocasionar la ruptura de la barra la cual se divide en pequeños, anillos, como lo ha demostrado Saint-Auge, sobre bastones de vidrio. Si á estos ejemplos unimos los que todos hemos observado en los cuerpos que llamamos por este motivo frágiles; si comparamos el considerable esfuerzo que por tracción hubiera sido necesario para producir iguales efectos no podremos menos de sospechar la existencia de fuerzas catalíticas que obran en determinados cuerpos, produciendo efectos mecánicos; fuerzas ya admitidas en el orden químico, cuyo estudio es del mayor interés; fuerzas á que he dado yo el calificativo de cósmicas, y de las cuales he sacado partido para la navegación submarina.
Siendo tan reducido el número de fuerzas inanimadas de que puede disponer el hombre, en el estado actual de los conocimientos que tiene sobre los agentes naturales, y siendo tan cómodo después de los estudios de Watt, el empleo del calor como fuerza, me fijé que en la desarrollada por las combustiones. Los combustibles hasta ahora empleados para la emisión de calor, son vegetales. En ellos el hidrógeno, el carbono, el ázoe y el oxígeno se han unido absorbiendo luz y calórico, y se han constituído en estado sólido; el —83→ estado sólido se debe á la fuerza solar; ella los mantiene unidos. Si por cualquier medio nosotros sustráemos la fuerza solar, se deshará la unión, y les restituiremos á su primer estado. Ya hemos visto en el capítulo de la respiración, que estos cuerpos constituyen la atmósfera; que, son el mismo aire en forma de organismo, y que su destino es volver á su primer estado á favor de la combustión animal. Si los empleamos, pues, como combustibles en nuestras máquinas, necesitamos un espacio grande, una atmósfera, lo cual no es posible en navegación submarina.
¿Qué hizo la Naturaleza, de qué medios se valió para la formación de los vegetales? Las fuerzas cósmicas elaboraron las primeras materias; y los rayos solares, después, han continuado el trabajo.
Las fuerzas cósmicas son las que han formado el reino que llamamos mineral: en él residen aquellas fuerzas representadas por combinaciones de materia, cuyo estado inmediato anterior fué también el estado sólido. Unidas estas materias por la fuerza cósmica, si el hombre logra sustraerla para aplicarla á sus usos, tendrá productos que afectarán su estado anterior inmediato, el sólido. Pues bien, lo natural es buscar en el reino mineral los elementos de las fuerzas que necesitamos para nuestra cámara submarina, y cuya acción no necesite grande espacio para desarrollarse.
Reduzcamos, por un supuesto, todas las fuerzas de la Naturaleza á una sola; la atracción por ejemplo, ya que con este carácter se han presentado las fuerzas cósmicas que formaron el sol y nuestro sistema planetario, y ya que la materia conglomerada subsiste en este estado por la atracción.
Si la atracción ha unido la materia que estaba distribuída en el espacio y la ha hecho más densa, podríamos representar un cuerpo cualquiera, bajo esta fórmula: un cuerpo es igual á densidad primitiva, más atracción.
Y si esta ecuación es verdadera, todas las demás fuerzas no son más que maneras de manifestarse la atracción.
La atracción produce movimiento; el movimiento en la presión, en el choque, y en el roce, produce luz y calor; y éstos, en cierto —84→ estado y combinados con el movimiento, producen electricidad, magnetismo, afinidad química, fuerza orgánica y fuerzas catalíticas.
Por consiguiente, todo cuerpo es un agregado de sustancia cósmica, sujetada por fuerzas cuya suma es igual á la atracción que lo ha producido: estas fuerzas que residen en los cuerpos y que están ocultas, se manifiestan, entre otras maneras, por reacciones químicas que el hombre va estudiando y aplicando á sus necesidades.
Estas fuerzas son considerables; representan el trabajo ejercido durante el tiempo necesario para pasar de su estado primitivo de materia difusa, al estado actual; y si para formarnos concepto del valor de estas fuerzas, nos entregarnos á comparaciones de densidad entre cuerpos ya agregados, encontraremos resaltados que rayan en lo fabuloso. Si debiéramos mantener el hidrógeno á la densidad del hierro, necesitaríamos una presión constante, de más de 4,000 atmósferas. ¡Qué fuerzas se habrán empleado en el éter para adquirir la densidad de la materia de los cometas, y en la de éstos para la del hidrógeno! Y sin embargo residen en los cuerpos y de ellas podremos aprovecharnos, cuando conozcamos mejor las propiedades intrínsecas de la materia, objeto á que tienden los estudios que para el Ictíneo emprendí.
Fundado en este raciocinio, y después de muchos ensayos pude anunciar en una de mis Memorias, el siguiente principio, que es uno de los medios que da resultados más insignificantes, sin duda para hacer patentes las fuerzas cósmicas:
«Cuando dos ó más cuerpos, capaces de formar combinaciones que, por vía seca, desarrollen abundante calor, se encuentran muy divididos íntimamente mezclados, y en las proporciones indicadas por sus equivalentes químicos, estos cuerpos se reaccionarán y la reacción se propagará á toda la masa, si un agente cualquiera ha determinado la combinación en un punto de ella.»
Este principio aplicado á la oxidación, sulfuración, y reducción de ciertos metales, es cierto y se hace evidente por los hechos.
Sea un peróxido, MO2, por ejemplo; cederá por vía seca parte ó todo su oxígeno al cuerpo simple metálico x, en los casos que —85→ x al unirse con el oxígeno, desarrolle una temperatura superior á la que emitió M al combinarse con el oxígeno.
Para que tengan lugar estas reacciones, es necesaria una temperatura inicial suficiente, para provocar la reacción en una pequeña parte de la mezcla del peróxido con el cuerpo simple; luego sigue de ella misma la reacción y se propaga por toda la masa, porque en toda ella se encuentran los cuerpos íntimamente mezclados con el calor necesario para formar la nueva combinación.
EJEMPLOS DE OXIDACIÓN
1.º 3 partes de nimio (4 PbO, PbO2) y 1 de zinc íntimamente mezclados, sin excitante alguno, arden dentro un tubo de hierro de 6 centímetros de diámetro, á pesar de estar la mezcla muy apretada; quedan como residuos; plomo reducido, y óxidos de plomo y zinc.
2.º Partes iguales de peróxido de hierro seco y zinc y un poco de clorato de potasa como excitante, arden vivamente en un tubo de hierro de 4 centímetros de diámetro, cuyas paredes de 2 milímetros de espesor, toman la temperatura del color rojo oscuro.
3.º El óxido rojo de manganeso, cede también una parte de su oxígeno al zinc; lo cede también al azufre, y en uno y otro caso el óxido rojo queda reducido á protóxido; la temperatura que desarrolla es poca.
4.º 2 partes de bicromato de potasa y 3 de sulfuro de plomo arden tranquilamente sin que se desprenda ácido sulfuroso. Después de la reacción, el peso de los residuos es sensiblemente igual al de la mezcla primitiva.
5.º 2 de peróxido de manganeso seco por 1 de zinc arden en un tubo de 6 centímetros desprendiéndose el ácido carbónico que traen consigo los peróxidos del comercio.
6.º El litargirio excitado por el clorato de potasa cede su oxígeno al sulfuro de plomo y al hierro colado.
Todas estas reacciones tienen un carácter tan tranquilo que son —86→ aplicables en navegación submarina. -Estas reacciones constituyen el motor del Ictíneo.
No debe hacerse uso de la reacción de los nitratos sobre el hierro por las razones que voy á exponer:
1.ª La combustión por los nitratos desarrolla gran cantidad de gases.
2.ª Haciendo uso del nitrato de sosa no debe prepararse la mezcla sino con dos ó tres días de anticipación, porque la combustión empieza desde el momento que el hierro está en contacto con el nitrato, lo cual se echa de ver por el aumento de temperatura.
3.ª Los cilindros de hierro que contienen la mezcla han de estar rajados de vino á otro extremo á fin de dejar libre salida á los gases, y esto es un grave inconveniente para el transporte.
4.ª No puede la mezcla estar apretada, porque cuando arde aumenta de volumen y abre los cilindros; y ya que no puede estar apretada, tampoco pueden cebarse los cilindros con antelación, pues que en el transporte se mezcla el cebo y la mezcla.
5.ª Porque es muy difícil señalar la proporción del nitrato con el hierro; pues que si la cantidad del nitrato es escasa, entonces el hierro descompone el agua del nitrato y se forma amoníaco, y si el nitrato está en exceso se forma protóxido de ázoe.
Y como en el cambio de cilindros de mezcla no es posible evitar que una pequeña parte de estos gases se mezcle con el aire de la cámara del Ictíneo, de aquí que sea peligroso hacer uso de los nitratos como comburentes.
6.º Los gases, al pasar á sus depósitos, arrastran gran cantidad de sosa cáustica que obstruye los conductos.
Por todas estas razones, debo aconsejar á los que se dediquen á la navegación submarina, que proscriban el uso de los nitratos. Es verdad que la temperatura que desarrolla esta combustión, es grande; es verdad que el hierro colado y nitrato son baratos; pero los inconvenientes son algo graves; yo me resolví á abandonar este medio y á hacer uso de otras mezclas más caras; pero de resultados más higiénicos y más cómodos en su preparación y uso.
Al abandonar los nitratos para las combustiones submarinas, —87→ escogí la sulfuración de los metales, cuya materia primera no es cara, cuyas temperaturas son ardientísimas y cuyos residuos tienen valor comercial; á pesar de los buenos resultados que obtuve en la sulfuración del zinc, cuyo azufre era cedido, en gran parte, por las galenas naturales, no me atreví á continuar estos estudios, temiendo gastar un tiempo demasiado precioso, hasta conseguir una sulfuración tranquila y exenta de ácido sulfuroso.
La reacción que yo he estudiado con cuidado y que he aplicado al Ictíneo es la del peróxido de manganeso y el zinc, sobre la que he practicado experimentos á millares.
Mi objeto consistía en obtener una reacción que me diese una temperatura elevada y oxígeno para la respiración, y esto se obtiene á favor de la mezcla siguiente:
| 366 | Zinc | 75 | |
| 586 | Peróxido de Mn | 120 | 1 Kilg.=310 calorías. |
| 48 | Clorato de potasa | 10 | |
| 1000 | 205 |
Esta mezcla arde estando muy apretada, y si el peróxido de manganeso ha sido secado al fuego, de manera que haya abandonado toda el agua que contiene, la cual, es de 1 á 6 por 100, los cilindros concluídos, cebados y con la mecha pueden guardarse mucho tiempo, puesto que á los tres meses arden como si estuvieran recién hechos.
Para las manipulaciones de las mezclas, confección de los cilindros y demás operaciones, véase el capítulo titulado: Manipulaciones.
Colocados los cilindros en las cámaras de combustión de la caldera, cerradas éstas y conducido el oxígeno que se desprende á una cámara especial donde se purifica y se hace transparente; la elevada, temperatura de la combustión se insinúa luego en el manómetro de la caldera; y si cada 30 minutos se ponen en las cámaras de combustión 30 kilogramos de mezcla, se obtiene una fuerza constante de más de un caballo de vapor.
Causa verdadero placer encontrarse encerrado herméticamente —88→ en una cámara donde funciona una máquina de vapor, cuyo fuego al mismo tiempo que provee al Ictíneo de la fuerza que necesita, alimenta la respiración de los tripulantes. Es necesario haber navegado con el solo auxilio muscular para sentir la dicha de poseer una fuerza inanimada submarina; de un motor que, además, da aire vital. No se oirán ya los sordos resueltos de la respiración fatigosa de los tripulantes; y al abandonar éstos la risueña morada de la atmósfera, tendrán mayor confianza, sabiendo que su seguridad no depende de sus harto débiles brazos, sino de la poderosa de la máquina de vapor.
En el segundo Ictíneo me han faltado medios para combatir la temperatura, siempre creciente, del principio al fin de los ensayos (en razón á ser la cámara interior de madera) y no tener recursos para, construir los refrigerantes tubulares, en que circularía el agua, trasladando al mar el calor que nos fatiga.
Si el segundo Ictíneo lo hubiese construído en la previsión de un motor fundado en el calórico, la cámara interior no hubiera sido de madera, y hoy estaríamos en las aplicaciones industriales que nos darían los capitales para perfeccionar nuestra obra. Mas los adelantos, los progresos en todo orden de ideas son lentos; se presentan sucesivamente, y el que ha de realizarlos depende, por lo común, de personas que no tienen ni pueden tener la perseverancia del inventor, ni su fe en los resultados. Así es que cuando he necesitado cubrir la caldera y una parte de las paredes de la cámara con refrigerantes tubulares en que circulara el agua del mar por diferencia de temperatura, no he encontrado medios para realizarlo, ni paciencia en los acreedores para esperar los resultados de las aplicaciones del Ictíneo.