Desde la invención de la excavadora de vapor en 1835 por William Smith Otis, los avances tecnológicos han procurado siempre el desa rrollo de maquinaria cada vez más pesada y eficaz para llevar a cabo obras de mayor envergadura y en menor tiempo. Así se llegó al gigantismo de las excavadoras de cables, las dragalinas y las excavadoras de cangilones, equipos fundamentales en las obras de envergadura y en las grandes explotaciones mineras, hasta la aparición de las excavadoras hidráulicas, y aun después. De ello puede dar fe varias obras que por su magnitud, de no ser por la existencia de estos equipos especiales, el hombre nunca hubiera llegado a construir. El primigenio Canal de Panamá, por ejemplo, levantado hace más de un siglo, una obra colosal que supuso un reto tecnológico y la ingente aplicación de la maquinaria para corregir lo que la geología y la geografía nos habían legado. Un siglo después, otras obras significativas serían protagonistas por su magnitud y el empleo de todo un ejército de máquinas capaces de cambiar la geografía terrestre, como la presa china de las Tres Gargantas.

La primera gran obra pública del siglo XX fue sin duda la que, una vez concluida, unió los vastos océanos Atlántico y Pacífico atravesando el corazón de Panamá. Y en ella tuvo un papel fundamental una excavadora de cables Bucyrus-Erie de 95 toneladas montada sobre un vagón de ferrocarril, dotada de una cuchara de 4 m3 y diez hombres para hacerla funcionar. Muchos habían sido los proyectos para utilizar el estrecho ist mo centroamericano como conexión interoceánica, pero nadie lo intentó hasta que a finales del siglo XIX se puso a ello el ingeniero francés Ferdinand de Lesseps, que a mediados de ese siglo había abierto con éxito el Canal de Suez. Fue gracias a él y a los Estados Unidos que en 1903 se afrontó este reto, que concluiría en 1914, y que tuvo su epílogo en el mes de diciembre de 1999 cuando su administración pasó a Panamá, tras ochenta largos años en manos estadounidenses. Fue el pago a un coste que para las arcas norteamericanas supuso en su día el desembolso equivalente actual a unos 325 millones de euros y que exigió un terrible impuesto en forma de 25000 vidas de trabajadores perdidas a causa de los accidentes y las enfermedades tropicales endémicas, víctimas de la malaria y la fiebre amarilla especialmente.

Fue la primera vez en la historia de la ingeniería en la que la participación de la maquinaria no solamente resultó decisiva sino que pudo ser cifrada y “personalizada” en alguno de sus equipos más singulares. El Canal de Panamá precisó el movimiento de 275 millones de metros cúbicos de tierra, la utilización de 300 martillos neumáticos sin descanso, así como 68 excavadoras que retiraban cada mes millón y medio de metros cúbicos de material. El récord para una de estas máquinas fue de 53500 m³ en 26 días: era capaz de llenar un vagón de ferrocarril en ocho minutos. La estrella de la obra fue la excavadora de cables Bucyrus-Erie de 95 toneladas. A ella se encaramó el presidente de los Estados Unidos, Theodore Roosvelt, en una visita a la obra en 1906. Su capacidad era muy superior a las palas utilizadas anteriormente. La participación de excavadoras, dragalinas, hincapilotes y otras unidades de obras públicas fue en esta ocasión algo más que determinante, y de su aplicación no pocas conclusiones pudieron obtener los fabricantes de la época en aras de perseguir mejoras técnicas.

Casi un siglo después, y aunque el tamaño actual y la capacidad de las mayores excavadoras, dragalinas o dúmperes convertiría en poco menos que una miniatura la cuchara de la Bucyrus del Canal de Panamá, se llevó a cabo el proyecto de la presa de las Tres Gargantas en el río Yantsé (China), cuya colosal construcción no tuvo que contar con espectaculares máquinas, que también. No fue el tamaño de los equipos empleados sino su número lo que impactó de esta obra: miles de excavadoras, dóceres, grúas, camiones de obra y dúmperes, y una capacidad conjunta, y sobre todo una fiabilidad, que permitió afrontar con garantías la mayor obra de movimiento de tierras jamás llevada a cabo por el hombre, que se concluyó en los primeros años de este siglo XXI. La presa mide 2 km de largo y 186 m de alto, conteniendo un embalse de 600 km de largo con capacidad para 27504 millones de m³ de agua. La producción de electricidad es de 18200 megavatios, muy por encima de la producida por la mayor central eléctrica del mundo, la no menos colosal presa de Itaipú, en Brasil.

Cien años separan ambas obras, cien años de desarrollo de ingeniería y de participación activa de equipos y maquinaria, sin la cual hubiera sido imposible afrontar estos descomunales retos.

Excavadoras, una historia

Viajemos un momento en el tiempo para descubrir los orígenes de estos impresionantes desarrollos, que podemos fijar en la Edad Media, cuando se inventaron las primeras máquinas de movimiento de tierras para dragar ríos y canales y abrir caminos fluviales, medio más cómodo que el difícil transporte terrestre de la época. Los inventores medievales se aplicaron a partir del siglo XV en Italia en encontrar soluciones para realizar estos trabajos, y fue Giovanni Fontana en 1420 el firmante de la primera draga manual flotante dotada de una pala en forma de cuchara para sacar tierra del lecho marino. No hay constancia de que fuera construida, pero dejó marcado el camino. Un camino que retomaría un siglo después el gran Leonardo da Vinci, que diseñó varias máquinas tipo grúa y una excavadora rotativa de cangilones que fue la precursora de lo que habría de llegar después, pues a finales del XVI ya se utilizaban excavadoras de almeja en los puertos italianos.

A lo largo de los dos siglos siguientes se idearon otros tipos de excavadoras y dragas, si bien limitadas por la penuria de los materiales, principalmente madera, y por la limitada fuerza motriz que las impulsaba: la potencia y la resistencia de los músculos de los hombres o de los animales. Fue en 1742 cuando el francés Martin Peltier inventó la primera excavadora “de viento”, una máquina de 30 arrastre de 12 metros excavaba 30 m3 de arena por hora.

La contribución fundamental al desarrollo de estos equipos llegó veinte años después, en 1765, cuando el escocés James Watt ideó una máquina condensadora de vapor que descubrió una nueva fuerza mecánica, aplicada enseguida a las máquinas existentes para hacerlas funcionar.

El vapor no fue la solución, pero contribuyó a la aparición del hito definitivo que lo cambió todo: la invención del ferrocarril en 1830, marcando una segunda era en las máquinas creadas para excavar. La primera pala mecánica de la que se tiene noticia (ver recuadro en página anterior) fue inventada por William Smith Otis y data de 1835, al parecer trabajando en la construcción de un ferrocarril en Massachusetts (EE.UU.), y podía mover 380 m³ de tierra al día, el equivalente al trabajo de unos 50 trabajadores. En el país americano y en Europa se construyeron miles y miles de kilómetros de vías férreas entre 1830 y 1900, una demanda que superaba la capacidad de la maquinaria y las herramientas utilizadas entonces para el movimiento de tierras.

Durante ese periodo creció el número y el tamaño de las palas mecánicas, las excavadoras de cangilones y las de almeja, que fueron montadas sobre vías férreas y propulsadas por máquinas de vapor, cuya función principal era abrir paso al ferrocarril. A finales del siglo XIX se daría el gran cambio con el desarrollo de los motores de combustión a gasolina o diésel que suprimió la dependencia de las máquinas a las vías de acero y las hizo móviles y autónomas, empleándose a continuación en la construcción de carreteras, demandadas mayormente por la creciente industria del automóvil.

Esto disparó la búsqueda de soluciones para los diferentes problemas creados por la ingeniería civil y así surgieron máquinas nuevas, variadas, grandes y especializadas en las distintas tareas que reclamaba la creciente sociedad de masas: carreteras, túneles, minas, presas, edificios, etc., especialmente a partir de la II Guerra Mundial, cuando se disparó la necesidad de encontrar más fuentes de energía y materias primas para alimentar la voraz demanda de las sociedades modernas e industrializadas en constante expansión.

William Smith Otis | El inventor de la excavadora

Se considera al ingeniero civil William Smith Otis, nacido el 20 de septiembre de 1813 en Pelham (Massachusetts, EE.UU.), el inventor de la máquina excavadora, que construyó en 1835, a los 22 años de edad. Como no existen registros de máquinas de construcción puestas en marcha antes de esa fecha, la excavadora de Otis se considera la primigenia, la abuela de todas las máquinas de construcción de la historia.

Su esquema de funcionamiento era tan simple como efectivo, como muestra la ilustración: una grúa montada sobre una plataforma de ferrocarril que utiliza la energía del vapor para levantar mediante un sistema de poleas una pala cargadora que se balancea mediante una pluma que manejan dos operarios. El arrastre de la unidad sobre los raíles estaba encomendado a un tiro de bestias. Su diseño utilizó todos los principios de la excavadora de cables moderna, a excepción de los 360º de rotación. Podía mover 380 m³ de tierra al día, con una capacidad de la pala de 1,1 m³ y una rotación de 180º. Solo el advenimiento de la excavadora hidráulica, ya en el siglo XX, cambió el concepto básico de este tipo de máquina.

Fue su trabajo en la firma de Filadelfia Carmichael & Fairbanks, que había obtenido contratos en un terreno tan novedoso y prometedor como la construcción del ferrocarril, concretamente la línea Norwich-Worcester, el que inspiró a Otis el diseño de un dispositivo capaz de realizar las mismas acciones que un obrero con una pala pero a mayor escala, es decir, mover la tierra mecánicamente para realizar trabajos de nivelación de terrenos y construcción, pues hasta entonces la labor era manual y el acarreo a base de mulas.

Para ello recurrió a Joseph Harrison, director de la firma Garrett & Eastwick, para construir un prototipo. Y fabricaron un modelo de pre-producción en 1836, que recibió la patente el 15 de junio, más tarde destruida en un incendio.

Repercusión de la excavadora Otis

Ese mismo año la máquina fue puesta a trabajar con notable éxito en las obras de construcción de la ciudad de Boston y del ferrocarril de Providence, en el occidente de Massachusetts.

Aunque era de pequeño tamaño, la excavadora a vapor causó gran impacto en la época y su autor fue aclamado por haber aligerado una de las tareas más agotadoras de cuantas son necesarias para levantar una línea férrea. Hasta los periódicos recogieron la noticia: el Springfield Republican, junto al esquema de la máquina, escribió que significaba “un importante ahorro de trabajo”; y el Philadelphia Saturday Courier publicó que “hace el trabajo de cincuenta hombres”. Sin embargo, no obtuvo una gran aceptación al principio porque no podía competir con la mano de obra barata inmigrante. Habrían de pasar casi cuarenta años, hacia 1870, cuando se alzara como la fuerza principal en las explotaciones mineras del oeste americano.

Smith Otis puso una tienda de repuestos en Canton (Massachusetts), pensó en cómo mejorar su máquina y recibió la patente nº 1089 el 24 de febrero de 1839, nueve meses antes de morir de fiebre tifoidea, el 13 de noviembre, a los 26 años.

La brillante invención del joven Otis fue reconocida socialmente y su familia conservó la patente durante cuarenta años. De hecho, Carmichael & Fairbanks, la firma en la cual Otis era socio, siguió desarrollando la máquina y Daniel Carmichael, tío político de Otis, obtuvo, gracias a la viuda de este, siete años de prórroga de la patente antes de su expiración. Por cierto, señalar que William era primo hermano de Elisha Otis, la rama de la familia que se hizo famosa por la fabricación de ascensores y escaleras mecánicas del mismo nombre.

Durante el resto del siglo XIX se fueron introduciendo mejoras y acrecentando el tamaño de la máquina de vapor de Otis, que fue fundamental en el desarrollo de la industria del ferrocarril, la minería y la construcción. Hasta que la llegada del motor de combustión a finales de siglo acabó relegándola al olvido y sustituyéndola por equipos más grandes y autónomos.

Casi dos siglos después, en diciembre de 2012, William Smith Otis fue reconocido y su nombre inscrito en la americana Galería de la Fama por su gran aportación a la minería.