Viendo el impulso que ha cobrado la figura del ingeniero croata y la generosa varsata que la web y Hollywood agregó a sus merecidos reconocimientos, aquí hago un aporte para ubicarlo en su justa medida.
En el año 1800 Alessandro Volta inventa la pila. Este dispositivo permite disponer de un potencial eléctrico y tener almacenado una cierta cantidad de energía eléctrica en forma química y tenerla disponible en un par de bornes o toma. Esto dio impulso a todo tipo de experimentos válidos y también fantasías. De esos experimentos nació la idea que llevó a Mary Shelly a concebir su famoso monstruo que se haría célebre con el nombre del científico que lo desarrolla en su novela: Frankenstein. Pero también permite a verdaderos científicos y pioneros descubrir las leyes que explicarán las propiedades de esta curiosa manifestación física. Es notable como las leyes concebidas en el siglo XIX siguen plenamente vigentes aun hoy a pesar que al momento de enunciarlas ni siquiera se conocía bien la estructura del átomo y las propiedades de protones y electrones, vitales para explicar los fenómenos eléctricos. Quien decide hacer un compendio y ordenar todas las propiedades eléctricas que por partes fueron definiendo investigadores como Ampere, Watt, Ohm, Faraday, Tait, Lenz y otros fue el escocés James Clerk Maxwell. De cerca de 20 ecuaciones que este físico propone para entender estos fenómenos, el que las ordena y clasifica es el alemán Heinrich Rudolf Hertz, que reduce a solo 4 las indispensables para sentar las bases del todo el electromagnetismo. Hertz logra demostrar lo que Maxwell predijo décadas antes al formular sus leyes: que se podía transmitir energía por el vacío, sin necesidad de materia alguna, descartando el concepto de un “éter” por donde fluían las ondas electromagnéticas según las interpretaciones previas.
Hecha esta reseña vamos a ver como se desarrollan las máquinas eléctricas. Lo que teníamos disponible en la época como fuente de energía era la pila de Volta, que provee una tensión continua. Esto, para que se entienda en criollo, es disponer de dos puntos, los bornes de salida, donde se concentran cargas eléctricas (electrones y protones) de manera muy desproporcionada. Imaginemos que tenemos 50 personas dentro de una habitación grande pero las acomodamos contra una pared a los varones y contra la pared opuesta las mujeres. Esto es posible ordenándolas adrede, pero no es el estado natural en que se acomodan 50 personas si las ubicás libremente en la habitación. En la pila de Volta se produce un reacomodamiento de cargas de forma tal que hacia un borne fluyen las cargas positivas y hacia otro borne fluyen las cargas negativas. Si yo, por fuera de la pila, les facilito un camino para circular, lo que se llama un “circuito” eléctrico, estas cargas circularán por ese circuito intentando lograr un estado más natural y equilibrado. La cantidad de carga que pasa por un punto del circuito en un segundo se llama “corriente” eléctrica. Esto es básicamente lo que ocurre.
Cuando se descubre la relación entre magnetismo y electricidad, principalmente gracias a Michael Faraday, se nota que una corriente eléctrica constante en un conductor produce un campo magnético constante en su vecindario. Buscando revertir el razonamiento, o sea tratando de descubrir si un campo magnético produce una corriente, aparece una pequeña diferencia. Para que el campo magnético pueda “inducir” en un conductor una corriente eléctrica, el campo magnético debe variar. Cuanto más varíe, más corriente induce. Un campo magnético constante, por más intenso que sea, no induce corriente en un conductor próximo. Debe variar el campo.
Para inventar el primer motor eléctrico, este necesitaba funcionar con una tensión continua, la única disponible al momento, gracias a la pila de Volta. Varios inventores se dieron maña para inventar un dispositivo capaz de girar permanentemente gracias a una tensión continua aplicada, entre los primeros el alemán Moritz von Jacobi en 1834. Para 1838 desarrolló un segundo motor tan potente que pudo impulsar a un bote con 14 personas a través de un río en Alemania. Pocos años después Davenport en USA y Sturgeon en Inglaterra desarrollaron inventos parecidos. Pero las pilas de Volta eran caras y duraban poco tiempo, así que estos formidables inventos carecían de aplicación práctica y muchos de estos pioneros terminaron en la bancarrota. Recién en 1871, con las leyes de Maxwell ya definidas, el ingeniero electricista belga Zenobe Gramme inventó un motor de corriente continua comercialmente exitoso. Este ingeniero descubrió que su motor funcionaba también como dínamo, o generador de tensión continua. Este descubrimiento es general para toda máquina eléctrica actual: pueden funcionar indistintamente como motor (transformando energía eléctrica en energía mecánica) como generador (transformando energía mecánica en eléctrica). Son reversibles.
Este descubrimiento permitió a Thomás Edison montar un negocio en torno a su invento, la bombilla eléctrica de luz, el popular foco. Construyendo grandes dínamos que provean de tensión continua podía iluminar ciudades.
El problema que esto traía aparejado es lo que mencionamos un rato atrás: los campos magnéticos continuos no pueden inducir corriente en un conductor. Debe ser variable. Y se necesita la interacción de corrientes y campos para generar una fuerza mecánica. La inventiva del momento requería de un dispositivo mecánico que guiara de una forma muy particular la corriente por dentro de la máquina de manera tal de producir un efecto de fuerzas magnéticas que hiciera girar al motor. Los inventores sin saberlo habían creado n dispositivo que convertía la corriente continua, la única disponible al momento, en una corriente que varía permamentemente. Esta corriente, en lugar de circular en un sentido, esta circulando en un sentido y en otro alternativamente varias veces por segundo. Como si yo estiro un resorte en posición vertical y lo suelto. Este quedará oscilando hacia arriba y hacia abajo un tiempo. La corriente oscila en un sentido y en el otro permanentemente dentro de estas máquinas que desde afuera son vistas como de "corriente continua". Esta corriente “variable” en el tiempo genera campos magnéticos “variables en el tiempo”. Y como estos campos magnéticos varían, permiten ahora sí inducir corrientes variables y así sucesivamente. Estas variaciones son las que hacen posible las corrientes y campos magnéticos que desarrollan fuerzas mecánicas en motores, convierten las fuerzas mecánicas en eléctricas en generadores y transforman energía eléctrica de un circuito en energía eléctrica en otro circuito en los transformadores. Las clásicas máquinas eléctricas.
Nikola Tesla, lo que comprende como ingeniero, es justamente esta propiedad. Y deduce correctamente que las “corrientes alternas” son técnicamente más adecuadas para resolver problemas prácticos como generación, transmisión y la conversión de la energía eléctrica en aplicaciones prácticas. Un motor alimentado por una corriente variable no necesita de dispositivo mecánico alguno que haga variable la corriente, ya viene variable desde afuera. Y gracias a su aporte técnico, sentencia de muerte a la corriente continua por la imposibilidad de transformarla libremente y así imposibilitando su transmisión a distancias largas. Esto obligaba a instalar usinas en cada barrio. Hoy sería una locura de contaminación. Tesla, sabiendo las propiedades de la corriente eléctrica y el electromagnetismo en general, propone la generación de tensiones alternadas en el tiempo, que ellas sí permiten una fácil y económica transformación y la posibilidad de generar tensiones elevadas que permiten transmitir energía eléctrica largas distancias, algo imposible con los dínamos de Edison. Solo el poder económico de Edison, su influencia política y fama lograron que su negocio perdure casi 20 años hasta que finalmente la técnica propuesta por Tesla se impusiera en todo el mundo. Edison, inventor, millonario, famoso, poderoso, se convirtió en el Goliat de esta lucha contra este David, un ingeniero inmigrante y pobre, comparativamente. Solo el auspicio del neoyorquino George Westinghouse que había fundado una empresa eléctrica en 1886 y competidor directo de Edison (fundador de la General Electric) que contrató a Tesla, permitió continuar la batalla que tan tenazmente había librado Edison. A la larga Tesla, ingeniero el hombre, triunfó gracias a sus conocimientos de la materia, algo que Edison, inventor de generalidades y hombre de negocios, carecía.
El manejo de la tensión y corriente alterna permitió al inquieto y esotérico Nikola Tesla desarrollar todo tipo de adminículos, algunos excelentes y revolucionarios, otros demasiado adelantados para la época y otros inservibles pero muy curiosos.
El motor de inducción es la máquina eléctrica más difundida del mundo. Nikola Tesla, aun en su Europa natal, concibió un sistema de corriente alterna trifásica ya en 1882. Y si bien desarrolló por años la idea que él concibió por primera vez, la del motor de inducción, y trabajando para Westinghouse en USA, para 1888 había abandonado eso y ya estaba entretenido en otros temas. El sistema trifásico de tensiones y el exitosísimo motor de inducción trifásico que revolucionaría la industria del siglo XX fue desarrollado con éxito por rusos naturalizados alemanes empleados de la AEG en 1892. Cuando Westinghouse se entera de este éxito, retoma el desarrollo y la fabricación de sus propios motores trifásicos y los tiene listos en 1893, sin la intervención de Tesla.
Westinghouse tenía la patente de los motores de inducción que le había comprado a Tesla en 1 millón de dólares, antes de tomarlo como consultor y empleado. Luego, a principios del siglo XX JP Morgan le otorga $150000.00 dólares a Tesla para el desarrollo de una torre gigante capaz de captar las radiaciones cósmicas y transformarlas en alguna forma de energía disponible, proyecto que no prosperó. Hoy esta idea es exitosamente llevada a cabo por paneles solares que captan justamente la radiación que proviene del espacio y aprovecha esa energía. Esto que cito es para mostrar que el amigo Nikola Tesla tuvo sus oportunidades y no le faltaban recursos para la época. Si murió casi en la pobreza no fue por falta de oportunidades sino por otras razones que podemos analizar en otro momento.
En 1897 patentó un invento que básicamente era una radio (US Patente 645576). Y una de sus primeras aplicaciones fue el del famoso “control remoto”, logrando en 1898 controlar un bote pequeño, predecesor de los drones actuales (ver foto). Este bote a control remoto, que sorprendió a los curiosos que lo vieron navegar por un lago del Central Park en Nueva York, maniobrar y prender y apagar sus luces sin contacto alguno con Tesla que lo manejaba desde la orilla, también tuvo su correspondiente patente ese año.
Las influyentes gestiones de su para entonces archienemigo Thomas Edison lograron que la oficina de patentes revocara la patente de 1897 para darle al inmigrante italiano Guglielmo Marconi la patente por el invento de la radio en 1904.
Esta injusticia fue reparada recién en 1946, cuando la oficina de patentes reconoció nuevamente a Tesla como el inventor de la radio. Como vimos, el bote de control remoto se manejaba por ondas de radio, al igual que los modernos controles remotos (no infrarrojos) que manejan avioncitos, barcos y drones y estuvo operativo y a la vista del público al menos un lustro antes de la patente de Marconi.
Hoy se le atribuye inventos como la energía ilimitada y otras zonceras que hubieran producida vergüenza en el destacado ingeniero, totalmente conocedor de las leyes de la física como para proponer semejantes disparates que internet, obsesivos de conspiraciones y cierto cine le endilgan. Mi especialidad hoy es el diseño de máquinas eléctricas y como tal me siento un descendiente técnico de mentes creativas como las de Tesla, Siemens, Gramme, Dobrovolsky, Ferraris y otros pioneros que marcaron el rumbo en el diseño de estas maravillas que revolucionaron la vida de la humanidad en el siglo XX y prometen una transformación más limpia de la energía en las décadas venideras. Atribuir impunemente fantasías a uno de mis ídolos es algo que no puedo dejar pasar. Aquí mi contribución.
Izquierda: Bote a control remoto de Nikola Tesla - 1898
Abajo: Primer motor de inducción trifásico a jaula de ardilla de Dobrovosky de 1889.
Hecha esta reseña vamos a ver como se desarrollan las máquinas eléctricas. Lo que teníamos disponible en la época como fuente de energía era la pila de Volta, que provee una tensión continua. Esto, para que se entienda en criollo, es disponer de dos puntos, los bornes de salida, donde se concentran cargas eléctricas (electrones y protones) de manera muy desproporcionada. Imaginemos que tenemos 50 personas dentro de una habitación grande pero las acomodamos contra una pared a los varones y contra la pared opuesta las mujeres. Esto es posible ordenándolas adrede, pero no es el estado natural en que se acomodan 50 personas si las ubicás libremente en la habitación. En la pila de Volta se produce un reacomodamiento de cargas de forma tal que hacia un borne fluyen las cargas positivas y hacia otro borne fluyen las cargas negativas. Si yo, por fuera de la pila, les facilito un camino para circular, lo que se llama un “circuito” eléctrico, estas cargas circularán por ese circuito intentando lograr un estado más natural y equilibrado. La cantidad de carga que pasa por un punto del circuito en un segundo se llama “corriente” eléctrica. Esto es básicamente lo que ocurre.
Cuando se descubre la relación entre magnetismo y electricidad, principalmente gracias a Michael Faraday, se nota que una corriente eléctrica constante en un conductor produce un campo magnético constante en su vecindario. Buscando revertir el razonamiento, o sea tratando de descubrir si un campo magnético produce una corriente, aparece una pequeña diferencia. Para que el campo magnético pueda “inducir” en un conductor una corriente eléctrica, el campo magnético debe variar. Cuanto más varíe, más corriente induce. Un campo magnético constante, por más intenso que sea, no induce corriente en un conductor próximo. Debe variar el campo.
Para inventar el primer motor eléctrico, este necesitaba funcionar con una tensión continua, la única disponible al momento, gracias a la pila de Volta. Varios inventores se dieron maña para inventar un dispositivo capaz de girar permanentemente gracias a una tensión continua aplicada, entre los primeros el alemán Moritz von Jacobi en 1834. Para 1838 desarrolló un segundo motor tan potente que pudo impulsar a un bote con 14 personas a través de un río en Alemania. Pocos años después Davenport en USA y Sturgeon en Inglaterra desarrollaron inventos parecidos. Pero las pilas de Volta eran caras y duraban poco tiempo, así que estos formidables inventos carecían de aplicación práctica y muchos de estos pioneros terminaron en la bancarrota. Recién en 1871, con las leyes de Maxwell ya definidas, el ingeniero electricista belga Zenobe Gramme inventó un motor de corriente continua comercialmente exitoso. Este ingeniero descubrió que su motor funcionaba también como dínamo, o generador de tensión continua. Este descubrimiento es general para toda máquina eléctrica actual: pueden funcionar indistintamente como motor (transformando energía eléctrica en energía mecánica) como generador (transformando energía mecánica en eléctrica). Son reversibles.
Este descubrimiento permitió a Thomás Edison montar un negocio en torno a su invento, la bombilla eléctrica de luz, el popular foco. Construyendo grandes dínamos que provean de tensión continua podía iluminar ciudades.
El problema que esto traía aparejado es lo que mencionamos un rato atrás: los campos magnéticos continuos no pueden inducir corriente en un conductor. Debe ser variable. Y se necesita la interacción de corrientes y campos para generar una fuerza mecánica. La inventiva del momento requería de un dispositivo mecánico que guiara de una forma muy particular la corriente por dentro de la máquina de manera tal de producir un efecto de fuerzas magnéticas que hiciera girar al motor. Los inventores sin saberlo habían creado n dispositivo que convertía la corriente continua, la única disponible al momento, en una corriente que varía permamentemente. Esta corriente, en lugar de circular en un sentido, esta circulando en un sentido y en otro alternativamente varias veces por segundo. Como si yo estiro un resorte en posición vertical y lo suelto. Este quedará oscilando hacia arriba y hacia abajo un tiempo. La corriente oscila en un sentido y en el otro permanentemente dentro de estas máquinas que desde afuera son vistas como de "corriente continua". Esta corriente “variable” en el tiempo genera campos magnéticos “variables en el tiempo”. Y como estos campos magnéticos varían, permiten ahora sí inducir corrientes variables y así sucesivamente. Estas variaciones son las que hacen posible las corrientes y campos magnéticos que desarrollan fuerzas mecánicas en motores, convierten las fuerzas mecánicas en eléctricas en generadores y transforman energía eléctrica de un circuito en energía eléctrica en otro circuito en los transformadores. Las clásicas máquinas eléctricas.
Nikola Tesla, lo que comprende como ingeniero, es justamente esta propiedad. Y deduce correctamente que las “corrientes alternas” son técnicamente más adecuadas para resolver problemas prácticos como generación, transmisión y la conversión de la energía eléctrica en aplicaciones prácticas. Un motor alimentado por una corriente variable no necesita de dispositivo mecánico alguno que haga variable la corriente, ya viene variable desde afuera. Y gracias a su aporte técnico, sentencia de muerte a la corriente continua por la imposibilidad de transformarla libremente y así imposibilitando su transmisión a distancias largas. Esto obligaba a instalar usinas en cada barrio. Hoy sería una locura de contaminación. Tesla, sabiendo las propiedades de la corriente eléctrica y el electromagnetismo en general, propone la generación de tensiones alternadas en el tiempo, que ellas sí permiten una fácil y económica transformación y la posibilidad de generar tensiones elevadas que permiten transmitir energía eléctrica largas distancias, algo imposible con los dínamos de Edison. Solo el poder económico de Edison, su influencia política y fama lograron que su negocio perdure casi 20 años hasta que finalmente la técnica propuesta por Tesla se impusiera en todo el mundo. Edison, inventor, millonario, famoso, poderoso, se convirtió en el Goliat de esta lucha contra este David, un ingeniero inmigrante y pobre, comparativamente. Solo el auspicio del neoyorquino George Westinghouse que había fundado una empresa eléctrica en 1886 y competidor directo de Edison (fundador de la General Electric) que contrató a Tesla, permitió continuar la batalla que tan tenazmente había librado Edison. A la larga Tesla, ingeniero el hombre, triunfó gracias a sus conocimientos de la materia, algo que Edison, inventor de generalidades y hombre de negocios, carecía.
El manejo de la tensión y corriente alterna permitió al inquieto y esotérico Nikola Tesla desarrollar todo tipo de adminículos, algunos excelentes y revolucionarios, otros demasiado adelantados para la época y otros inservibles pero muy curiosos.
El motor de inducción es la máquina eléctrica más difundida del mundo. Nikola Tesla, aun en su Europa natal, concibió un sistema de corriente alterna trifásica ya en 1882. Y si bien desarrolló por años la idea que él concibió por primera vez, la del motor de inducción, y trabajando para Westinghouse en USA, para 1888 había abandonado eso y ya estaba entretenido en otros temas. El sistema trifásico de tensiones y el exitosísimo motor de inducción trifásico que revolucionaría la industria del siglo XX fue desarrollado con éxito por rusos naturalizados alemanes empleados de la AEG en 1892. Cuando Westinghouse se entera de este éxito, retoma el desarrollo y la fabricación de sus propios motores trifásicos y los tiene listos en 1893, sin la intervención de Tesla.
Westinghouse tenía la patente de los motores de inducción que le había comprado a Tesla en 1 millón de dólares, antes de tomarlo como consultor y empleado. Luego, a principios del siglo XX JP Morgan le otorga $150000.00 dólares a Tesla para el desarrollo de una torre gigante capaz de captar las radiaciones cósmicas y transformarlas en alguna forma de energía disponible, proyecto que no prosperó. Hoy esta idea es exitosamente llevada a cabo por paneles solares que captan justamente la radiación que proviene del espacio y aprovecha esa energía. Esto que cito es para mostrar que el amigo Nikola Tesla tuvo sus oportunidades y no le faltaban recursos para la época. Si murió casi en la pobreza no fue por falta de oportunidades sino por otras razones que podemos analizar en otro momento.
En 1897 patentó un invento que básicamente era una radio (US Patente 645576). Y una de sus primeras aplicaciones fue el del famoso “control remoto”, logrando en 1898 controlar un bote pequeño, predecesor de los drones actuales (ver foto). Este bote a control remoto, que sorprendió a los curiosos que lo vieron navegar por un lago del Central Park en Nueva York, maniobrar y prender y apagar sus luces sin contacto alguno con Tesla que lo manejaba desde la orilla, también tuvo su correspondiente patente ese año.
Las influyentes gestiones de su para entonces archienemigo Thomas Edison lograron que la oficina de patentes revocara la patente de 1897 para darle al inmigrante italiano Guglielmo Marconi la patente por el invento de la radio en 1904.
Esta injusticia fue reparada recién en 1946, cuando la oficina de patentes reconoció nuevamente a Tesla como el inventor de la radio. Como vimos, el bote de control remoto se manejaba por ondas de radio, al igual que los modernos controles remotos (no infrarrojos) que manejan avioncitos, barcos y drones y estuvo operativo y a la vista del público al menos un lustro antes de la patente de Marconi.
Hoy se le atribuye inventos como la energía ilimitada y otras zonceras que hubieran producida vergüenza en el destacado ingeniero, totalmente conocedor de las leyes de la física como para proponer semejantes disparates que internet, obsesivos de conspiraciones y cierto cine le endilgan. Mi especialidad hoy es el diseño de máquinas eléctricas y como tal me siento un descendiente técnico de mentes creativas como las de Tesla, Siemens, Gramme, Dobrovolsky, Ferraris y otros pioneros que marcaron el rumbo en el diseño de estas maravillas que revolucionaron la vida de la humanidad en el siglo XX y prometen una transformación más limpia de la energía en las décadas venideras. Atribuir impunemente fantasías a uno de mis ídolos es algo que no puedo dejar pasar. Aquí mi contribución.
Izquierda: Bote a control remoto de Nikola Tesla - 1898
Abajo: Primer motor de inducción trifásico a jaula de ardilla de Dobrovosky de 1889.
1 comentario:
Excelente, comparto tu admiración por las eminencias que nombraste en este artículo.
Hugo Leturia
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