Introducción
El interés de Charles F. Kettering por la ciencia de los motores de automóviles creció después de que un colega le pidiera ayuda con un coche que estaba construyendo a partir de un kit. Con una inclinación hacia la invención y los negocios, Kettering fue un líder influyente, un profesor de toda la vida y un entusiasta portavoz y promotor del poder del progreso tecnológico.
¿Cómo empezó Charles Kettering y qué contribuciones hizo a la ingeniería automovilística?
Perseverancia
Charles Franklin Kettering nació en una granja cerca de Loudonville, Ohio, el 29 de agosto de 1876. Era el cuarto de los cinco hijos de Jacob Kettering y Martha Hunter Kettering. Experimentó el rigor de su madre y las responsabilidades agrícolas de su padre que le inculcaron el interés por la «mecánica». Tras graduarse en la escuela secundaria, Kettering comenzó a dar clases en una escuela cercana de una sola aula. Lo dejó dos años más tarde para entrar en el College of Wooster, pero debido a problemas de vista, volvió a la enseñanza. Otros dos años después, Kettering ingresó en la Universidad Estatal de Ohio, pero una vez más, su vista le hizo abandonar. Comenzó a trabajar con un equipo de instalación de cableado telefónico para llevar este reciente invento por el campo. Al volver de nuevo a la Universidad Estatal de Ohio, perseveró y finalmente, a la edad de veintiocho años, obtuvo un título en ingeniería eléctrica. La universidad le recomendó para trabajar en la National Cash Register Company (NCR) de Dayton, Ohio.
Encendido de alta energía
Contratado como ingeniero experimental en 1904, la primera tarea de Kettering fue la motorización de las cajas registradoras; su equipo tardó un año en inventar un motor eléctrico aplicable a todos los modelos de NCR. Otros trabajos realizados por los distintos equipos de Kettering durante los cuatro años siguientes añadieron los fundamentos de las máquinas de contabilidad, las cajas registradoras de bajo coste y las comunicaciones internas de los grandes almacenes.
Kettering se casó con Olive Williams de Ashland, Ohio, en 1905, y su único hijo, Eugene Williams, nació el 20 de abril de 1908.
El interés de Kettering por la nueva ciencia de los motores de automóviles aumentó cuando un colega, Edward Deeds, le pidió ayuda con un coche que estaba construyendo él mismo a partir de un kit. A petición de Deeds y con la ayuda en tiempo libre de otros amigos de NCR, Kettering desarrolló un sistema de encendido por chispa de alta energía para sustituir el modelo de chispa débil suministrado con el kit. Al dejar NCR en 1909, Kettering se centró en el desarrollo final de este juego de encendido y las demostraciones fueron recibidas favorablemente. Con esta respuesta, Kettering y Deeds crearon inmediatamente la Dayton Engineering Laboratories Company (DELCO).
El desarrollo de un autoencendido eléctrico sustituyó el engorroso -y a veces peligroso- método de arrancar el automóvil a mano. Como el ingeniero automotriz más prominente de la época, Kettering se centró en la ciencia aplicada y el ingenio más que en la contemplación teórica, y puso a trabajar a su personal de investigación. Su enfoque experimental consistía en una serie de intentos razonados, pero sin ninguna hipótesis que demostrar. Delco comenzó a convertir su prototipo en una versión que pudiera producirse en serie para incorporarla a los modelos Cadillac de 1912.
Idea brillante
Durante esta época, Kettering también se ocupó de una idea surgida de su educación y su primer trabajo: el suministro de electricidad a las zonas rurales estadounidenses a las que no llegaba la red de suministro por cable. El generador de luz Delco resultante revolucionó la vida rural, proporcionando una potente fuente de luz que alargaba el día y una fuente de energía motorizada para las máquinas. El generador constaba de baterías de plomo-ácido que se cargaban y recargaban con un motor de gasolina equipado con un interruptor de arranque eléctrico.
Kettering y Deeds vendieron el floreciente negocio de Delco a General Motors en 1916 y ese mismo año fundaron la Dayton-Wright Airplane Company con H. E. Talbott y contrataron a Orville Wright como asesor aeronáutico. La empresa suministró aviones y motores durante la Primera Guerra Mundial y finalmente fue adquirida por General Motors.
Esfuerzos de investigación
A medida que la industria del automóvil avanzaba en Detroit, Alfred P. Sloan, de General Motors, reclutó a Kettering dos años después para que dirigiera los esfuerzos de investigación de toda la empresa. Se construyó un centro, la General Motors Research Corporation, en Dayton con este único propósito. Kettering, un prolífico inventor, dirigió las investigaciones en todas las áreas de mejora del automóvil, haciendo hincapié en las que beneficiarían directamente al cliente. Se hicieron avances en la seguridad y en todos los procesos del automóvil: frenos, engranajes, suspensión e iluminación. También se produjeron descubrimientos accidentales, como el del refrigerante freón, utilizado en la refrigeración.
El invento más utilizado de Kettering fue el uso del tetraetilo de plomo como aditivo de la gasolina para resolver el problema del «golpeteo» del motor, una condición de combustión incompleta del combustible que provoca un rápido desgaste del motor. El equipo de investigación llegó a la solución del plomo después de comprobar muchos enfoques ingeniosos y diferentes candidatos a aditivos durante un periodo de siete años que desembocó en su introducción en 1923. Se mantuvo en uso hasta que el reconocimiento de sus peligros para la salud en la década de 1960 -después de la muerte de Kettering- provocó el cambio a la gasolina sin plomo.
Kettering luego dirigió su atención a los motores diesel, inspirado por su bajo consumo de combustible y su alto potencial de potencia. Experimentando con la energía diesel en su propio yate, ayudado por su hijo, Eugene, en la fase de diseño, Kettering vio el resultado de su trabajo cuando General Motors fabricó la primera locomotora de carga diesel en 1939.
Líder y profesor
Con su aptitud para la invención y los negocios, Kettering se convirtió en un líder influyente y en un profesor de por vida. Fue un entusiasta portavoz y promotor del poder del progreso tecnológico, persiguiendo sus intereses en todas las ideas y métodos modernos. En General Motors, aportó un nuevo enfoque de aprendizaje cooperativo a la educación de los empleados: en 1926, el Instituto General Motors (desarrollado a partir de la Escuela de Oficios Automotrices de la YMCA de Flint) comenzó a formar a los empleados con una combinación de teoría en el aula y experiencia práctica en el lugar de trabajo.
La Fundación Kettering para la Investigación Médica se fundó en 1927, y en 1945, Kettering se unió a Alfred P. Sloan para fundar el Instituto Sloane-Kettering para el tratamiento del cáncer. Su hermana había muerto de un tumor en el cuello en 1944 y su esposa, Olive, falleció dos años después de cáncer de páncreas. Como corresponde a un miembro de la Sociedad Horatio Alger, la Fundación Kettering ejemplifica la filosofía social de su fundador sobre la investigación de la relación entre la democracia y el público.
Más tarde, Kettering sufrió varios ataques de apoplejía, pero siguió siendo consultor de General Motors durante toda su vida. Charles Kettering (apodado «Boss Ket») murió el 25 de noviembre de 1958 en su casa de Dayton, Ohio.
Conversaciones radiofónicas
Transcritas de una serie de charlas radiofónicas que Charles Kettering dio entre septiembre de 1942 y julio de 1945.
«La investigación no es algo físico en absoluto, sino sólo un estado de ánimo. Es una forma simple y organizada de intentar lograr algo que se desea hacer -tan simple que cualquiera puede hacer Investigación en cualquier lugar y en cualquier momento.
Primero, se selecciona el problema que se desea resolver, luego se hace una lista de al menos diez razones por las que no se ha resuelto. Pero al elegir ese problema asegúrate de analizarlo cuidadosamente para ver si vale la pena el esfuerzo. Se necesita el mismo esfuerzo para resolver un problema inútil que uno útil. Asegúrate de que el juego vale la pena.
Después de seleccionar cuidadosamente -y quiero enfatizar esa palabra «cuidadosamente»- el problema y las diez cosas que se interponen entre tú y la solución, entonces utilizas el mismo procedimiento que en la resolución de un crucigrama. Primero se toman los obstáculos fáciles y, mediante un proceso de eliminación, se llega a uno o dos de los principales. En la solución de los obstáculos restantes puede necesitar algunos aparatos sencillos, pero lo que más necesitará probablemente es una paciencia y una persistencia infinitas.»
«En mi opinión, una onza de experimentación vale más que una libra de teoría no probada.»
Primera tarea
En 1904, la primera tarea de Kettering en la National Cash Register fue inventar un sustituto motorizado para la palanca manual que el operador tenía que tirar para cada transacción de la caja registradora. Su solución fue añadir un pequeño motor eléctrico a la máquina. Las cortas e intensas ráfagas de energía que requería la caja registradora no eran posibles con los motores existentes, por lo que Kettering ideó una disposición de embrague para mejorar y adaptar exactamente las necesidades de energía de los movimientos de las ruedas de la caja registradora.
Encendido eléctrico
El invento de Kettering y Deeds que llevó a la fundación de su planta Dayton Engineering Laboratories Company (DELCO) tenía similitudes en principio con el motor de la caja registradora en el sentido de que proporcionaba un breve e intenso chorro de electricidad. Como este dispositivo mejoraba el funcionamiento del automóvil, su éxito estaba asegurado y era permanente.
Los motores de gasolina requieren que los pistones estén en movimiento antes de que se produzca el encendido, por lo que hay que utilizar un agente externo para ponerlos en marcha. Una vez en movimiento, la propia fuerza del motor se encarga del proceso de encendido.
Hasta ese momento, los automóviles se arrancaban con la manivela: un proceso que requería fuerza y reflejos. La fuerza era necesaria para girar la manivela conectada al gran volante y así mover el cigüeñal y poner en movimiento las piezas del motor. Se necesitaba rapidez de reflejos para que el operario se apartara inmediatamente una vez que el motor se pusiera en marcha y evitara la peligrosa y potente «patada hacia atrás» en la manivela de giro cuando el motor se pusiera en marcha y se desprendiera de la necesidad de la manivela. Henry Leland, jefe de la Cadillac Motor Co., había perdido a un amigo que resultó herido y posteriormente murió a causa de dicho «retroceso». En cuanto estuvo disponible, incluyó el nuevo arranque eléctrico en todos los modelos de Cadillac.
Kettering y Deeds reconocieron que el arranque eléctrico necesitaba una gran energía inicial para hacer girar el volante y poner en movimiento los pistones del motor. Una vez que los pistones comenzaran a moverse, se produciría el encendido en los cilindros y el motor se encargaría de funcionar. Su arrancador utilizaba la baja corriente existente en la batería del coche, la aumentaba y creaba la alta corriente y la potencia del motor que hacía girar el volante y hacía explotar el gas en el cilindro del motor. Una vez iniciado el ciclo del pistón, un relé desconectaba el motor de arranque y el motor hacía funcionar el vehículo y la recarga de la batería, además de otras necesidades de baja corriente como la iluminación. El motor de arranque eléctrico fue objeto de la Patente de los Estados Unidos nº 1.150.523, concedida a Charles Kettering y Clyde Coleman.
El golpeteo del motor
El «golpeteo» del motor del automóvil es un sonido de martilleo o ping asociado a una vibración inusual del motor y, en consecuencia, a un mayor desgaste del mismo. Está causado por la ignición incontrolada de la mezcla comprimida de gasolina y aire en los pistones del motor. Las tensiones irregulares acumuladas dañan los materiales del pistón y del cilindro y dan lugar al sonido de golpeteo y al desgaste del motor.
Siguiendo su protocolo de investigación sistemática de definir primero el problema, Kettering y Thomas Midgley, Jr. utilizaron una monografía para inspeccionar la acción de los pistones en su motor de prueba y descubrieron que el golpeteo no estaba causado por el encendido prematuro de la disposición de la batería de autoarranque, sino por el aumento de la presión tras el encendido de la bujía. Su siguiente paso fue plantear una serie de posibles teorías e ir probando cada una de ellas. Decidieron que la solución estaba en el uso de un aditivo para la gasolina, por lo que propusieron y probaron varios y evaluaron sus resultados.
El primer experimento probó la teoría de que un material de color rojo podría absorber el calor y corregir las condiciones del cilindro. El yodo, al ser rojo, se probó con éxito pero un seguimiento con colorantes rojos de anilina fracasó, refutando la teoría del «colorante rojo». A continuación, el yoduro de etilo incoloro resultó eficaz y su investigación química continuó. Durante la Primera Guerra Mundial, el equipo se dedicó a trabajar en los combustibles para aviones y probó una amplia gama de productos químicos para aplicaciones de aviación: etanol, aromáticos del petróleo como el benceno, olefinas del petróleo, éteres y parafinas. Su decisión final recomendaba una mezcla de benceno y gasolina, pero el final de la guerra canceló los planes de producción y los investigadores volvieron a las actividades civiles. De nuevo, el yodo era el mejor candidato a antidetonante, pero era corrosivo y caro. El entusiasmo decayó y la investigación se estancó hasta que Kettering encontró un artículo sobre la eficacia del selenio como aditivo. Su nuevo enfoque consistió en crear una lista de elementos candidatos y comprobar sistemáticamente la eficacia de cada uno en su motor de pruebas de laboratorio de un cilindro. La lista incluía telurio, arsénico, plata, silicio, germanio, plomo y estaño.
En diciembre de 1921, tras siete años de investigación, se descubrió que cantidades muy pequeñas de plomo, disueltas en etanol y añadidas a la gasolina, eliminaban completamente el golpeteo del motor. La potencia y la eficiencia de los motores aumentaron y el tetraetilo de plomo se convirtió en el principal aditivo para la gasolina durante muchos años, hasta que se comprendieron los peligros del plomo atmosférico.
Otros desarrollos
Kettering había inventado el generador de luz Delco, que revolucionó la vida rural al ampliar las horas de luz disponibles para el trabajo y el ocio. Con sólo mover el interruptor eléctrico del motor de gasolina, las baterías se cargaban y recargaban por completo. En 1918, una planta de luz de tres kilovatios podía funcionar con un motor de un cilindro y 5 caballos de potencia.
Otro material desarrollado por Midgley y Kettering con enormes implicaciones fue el freón, un grupo de compuestos de halocarbono que sustituyó al tóxico amoníaco y al dióxido de azufre como refrigerante. Los compresores de frigoríficos que funcionaban con productos químicos no inflamables, no tóxicos y químicamente inertes ganaron una amplia aceptación y su uso amplió el alcance del almacenamiento de alimentos y, a través del aire acondicionado, extendió la comodidad y las horas de uso de los trabajadores.
La patente estadounidense nº 1.886.339 para el diclorodifluorometano, el primer freón, se concedió a Frigidaire, la división de General Motors dirigida por Kettering, el 31 de diciembre de 1928. La empresa Dupont emprendió la fabricación comercial de freones y la línea creció hasta alcanzar más de veinte productos diferentes diferenciados por la longitud de la cadena de carbono alifático y el grado de sustitución de cloro y flúor. Sus aplicaciones se ampliaron a los propulsores en aerosol y a los inhaladores. El uso del freón se eliminó progresivamente al descubrirse en la década de 1970 que los compuestos agotan la capa de ozono protectora de la Tierra
Agradecimiento
Charles F. Kettering fue titular o cotitular de más de 300 patentes. Sus temas más variados incluyen: la motorización de la caja registradora, el arrancador eléctrico para automóviles, el generador de luz portátil, la gasolina con plomo, el refrigerante Freon, la pintura para automóviles, una incubadora para bebés prematuros y un tratamiento para las enfermedades venéreas.
Recibió muchos doctorados y títulos honoríficos, además de docenas de otras menciones y medallas.
Su nombre está conmemorado en la Fundación Charles F. Kettering para la investigación médica, el Instituto Sloan-Kettering para la Investigación del Cáncer, el Hospital Charles F. Kettering Memorial y la Universidad de Kettering.
El premio anual Charles F. Kettering, creado por la Fundación de Investigación del Cáncer de General Motors, honra la contribución reciente más destacada al diagnóstico o tratamiento del cáncer.
Charles F. Kettering fue galardonado con la Medalla Franklin de 1936 por el Instituto Franklin por la ciencia de la ingeniería del automóvil.
Créditos
La presentación de Charles F. Kettering es posible gracias al apoyo de la Fundación Barra y de Unisys.
Este sitio web es el esfuerzo de un equipo interno de proyectos especiales del Instituto Franklin, que trabaja bajo la dirección de Carol Parssinen, Vicepresidenta Senior del Centro para la Innovación en el Aprendizaje de las Ciencias, y Bo Hammer, Vicepresidente del Centro Franklin.
Los miembros del equipo del proyecto especial del departamento de Tecnología Educativa son:
Karen Elinich, Barbara Holberg, Margaret Ennis y Zach Williams.
Los miembros del equipo del proyecto especial del departamento de Conservación son:
John Alviti.
Los miembros del Consejo Asesor del proyecto son:
Ruth Schwartz-Cowan, Leonard Rosenfeld, Nathan Ensmenger y Susan Yoon.