/ domingo 28 de noviembre de 2021

El universo de Maxwell | La guerra de las corrientes eléctricas (I)

Si en este momento le preguntara al lector en qué fase se encuentra la luna el día de hoy, es muy probable que no pudiera contestar correctamente. La razón principal es que, hace poco más de un siglo, la humanidad (al menos la parte que vive en las ciudades) comenzó a dejar de mirar al cielo, debido al desarrollo de la iluminación eléctrica. Este fue uno de los cambios introducidos en la civilización, junto con una variedad de aparatos eléctricos que hicieron más cómoda la vida diaria.

Los responsables del inicio de estos cambios, que en menos de cien años llevaron al desarrollo de las computadoras y los vuelos espaciales, fueron los genios Thomas Alva Edison y Nikola Tesla, cuyas interesantes vidas trataremos brevemente a continuación, así como la pugna que tuvo lugar con el fin de establecer el sistema de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica.

EL MAGO DE MENLO PARK

El gran inventor Thomas Alva Edison nació en el puerto de Millan, Ohio, el 11 de febrero de 1847, pero se crió en Port Huron, Michigan. Era el hijo de un comerciante y de una madre que dirigía una casa de huéspedes. Recibió muy poca educación formal, siendo educado principalmente por su madre, quien había sido maestra por poco tiempo. A los trece años consiguió un empleo como vendedor de periódicos y, en cierto momento, gastó la fabulosa cantidad de dos dólares (su salario de dos días) para inscribirse en la biblioteca pública de Detroit.

Edison solía contar que una vez, cuando corría con sus periódicos para subirse a un tren en marcha, alguien lo tomó de las orejas y lo jaló, y que en ese momento sintió que algo tronaba en su cabeza, con lo que comenzó su sordera. Como era un optimista, vio esta limitación como una ventaja, ya que era una barrera que lo aislaba de las distracciones y le permitía concentrarse en su trabajo.

Su curiosidad innata por todas las cosas mecánicas, lo hicieron acercarse a la compañía de telégrafos, donde consiguió un empleo. Muy pronto sobresalió por su dedicación al trabajo y sus habilidades especiales. Era la época de la guerra civil, por lo que los telegrafistas eran muy demandados; obtiene tal reputación que le pagan un sueldo de 400 dólares mensuales, lo que le sirve para entrar de lleno al mundo de la invención. Invierte sus ganancias en Menlo Park, lugar donde pensaba establecer un laboratorio para dedicarse por completo a desarrollar inventos (algo impensable en esa época).

La clave de cualquier trabajo de Edison era su aplicación: cuando surgía una idea, se preguntaba a sí mismo si sería interesante desde el punto de vista industrial, y si sería mejor que lo ya existente. Edison estableció el concepto de un laboratorio asociado a una compañía, y dedicado a desarrollar nuevos productos, tal como lo hacen hoy en día todas las grandes empresas.

A finales de 1877 Edison anunció a un reportero del New York Sun que él sería el Prometeo que traería la luz a América y al mundo, mediante la invención de una lámpara que funcionara con electricidad (durante cuarenta años científicos de varios países habían fracasado en su intento de crearla). Tal era la reputación de Edison, que ante este anuncio, las acciones de las compañías de gas comenzaron a bajar. A él se le atribuye la invención de la luz eléctrica, pero lo que le permitió tener tanto éxito profesional fue su visión para organizar su laboratorio como una empresa. No sólo inventó la lámpara incandescente, sino una nueva forma de relacionarse entre el capital privado y la investigación científica (algo que sigue siendo complicado hasta el día de hoy).

Sin embargo, un defecto de Edison radicaba en que no reconocía los inventos de otros. Por ejemplo, en los años veinte denigró a la radio comercial, ya que odiaba la idea de que alguien escuchara la música que otro escogía (al contrario de su fonógrafo, en el cual cada quien escuchaba sus melodías favoritas). Cuando se dio cuenta de su error, y quiso entrar a dicho mercado, fue demasiado tarde, ya que el éxito de la radio era inmenso, y ya existían muchos competidores.

Otro de los desarrollos de Edison consistía en un sistema de generación eléctrica, en corriente directa y a bajo voltaje, con el fin de alimentar a las lámparas incandescentes e iluminar las principales zonas de la ciudad de Nueva York.

CD vs CA

Antes de continuar, hagamos un breve paréntesis para comentar las características de la corriente alterna (CA) y la corriente directa (CD). En esta última la corriente circula siempre en el mismo sentido, mientras que el voltaje tiene una polaridad fija, por lo que se representa como una línea recta (la que proporcionan las baterías es de este tipo, por ejemplo).

Por otro lado, la CA presenta un voltaje que cambia de polaridad cada medio ciclo siguiendo una forma de onda sinusoidal, y su corriente va alternando su sentido cada medio ciclo. La gran ventaja de la CA consiste en que puede aumentar o disminuir su valor de una manera sencilla, utilizando un transformador. De esta manera, al elevar el voltaje para transmitirlo a grandes distancias, se disminuye su corriente, y por lo tanto, bajan las pérdidas en las líneas de transmisión.

El voltaje que utilizamos en los aparatos electrónicos es de CD, sin embargo la energía eléctrica se genera, transmite y distribuye principalmente en forma de CA. Por lo tanto, lo que tenemos en los enchufes de las casas es CA, y los equipos electrónicos cuentan con un circuito que la convierte a CD.

EL INMIGRANTE

Nikola Tesla nació el 10 de julio de 1856, en la Villa de Smiljan, provincia de Lika, en la frontera militar del Imperio Austrohúngaro, hoy Croacia. Su arribo al mundo fue en la pequeña casa contigua a la Iglesia Ortodoxa del pueblo, la cual era presidida por su padre, el Reverendo Milutin Tesla, quien firmaba sus artículos con el sobrenombre de “Hombre de justicia”. Fue el cuarto de cinco hijos del matrimonio formado por el Ministro y Duka Mandil (de quien Tesla aseguraba haber heredado su memoria fotográfica y su genio inventivo).

En esa época, el futuro profesional de los hombres en su país sólo podía estar en el Ejército o en la Iglesia, y para las mujeres, casarse con un militar o un ministro, tal como había sucedido por generaciones en la familia Tesla. Su padre estaba empeñado en que su único hijo varón (el mayor había muerto en un accidente) siguiera sus pasos en la Iglesia Ortodoxa, pero Nikola deseaba estudiar ingeniería. El hecho que cambió su destino fue cuando Tesla enfermó de cólera en su adolescencia y, estando al borde de la muerte, su padre le prometió que le permitiría estudiar lo que él deseara. De forma casi milagrosa, Tesla se recupera, por lo que ingresa a la Escuela Politécnica de Austria, en Graz, en 1875. Durante su primer año, cuenta con una beca proporcionada por la autoridad militar y, por lo tanto, no tiene problemas económicos. De todas maneras, trabaja desde las tres de la mañana hasta las once de la noche, todos los días, estudiando física, matemáticas y mecánica con el fin de aprobar las materias de dos años en uno.

El responsable de introducir a Tesla en el mundo de las máquinas eléctricas fue su profesor alemán de Física, el Sr. Poeschl, quien cierto día recibió una máquina de CD, la cual podía trabajar como motor o generador. Después de analizar el funcionamiento de la máquina y de observar las chispas que generaba, le sugirió a su profesor que podría mejorarse utilizando CA, en lugar de CD, a lo que éste le contestó que conseguir lo que mencionaba, sería el equivalente a inventar una máquina de movimiento perpetuo.

A pesar de sus cualidades académicas, pronto tuvo que dejar la escuela, ya que le fue suspendida la beca y el sueldo de su padre como ministro de la Iglesia no alcanzaba para mantener sus estudios. Con el apoyo de su madre, se muda a Praga para continuar estudiando, sin embargo, comienza a llevar una vida desordenada y se aficiona al juego. No se cuenta con registro alguno de que haya estudiado en alguna universidad de Praga, por lo que se cree que asistió durante varios años como oyente a los cursos y completó su formación de manera autodidacta.

(continuará)

rechavarrias@upv.edu.mx

Si en este momento le preguntara al lector en qué fase se encuentra la luna el día de hoy, es muy probable que no pudiera contestar correctamente. La razón principal es que, hace poco más de un siglo, la humanidad (al menos la parte que vive en las ciudades) comenzó a dejar de mirar al cielo, debido al desarrollo de la iluminación eléctrica. Este fue uno de los cambios introducidos en la civilización, junto con una variedad de aparatos eléctricos que hicieron más cómoda la vida diaria.

Los responsables del inicio de estos cambios, que en menos de cien años llevaron al desarrollo de las computadoras y los vuelos espaciales, fueron los genios Thomas Alva Edison y Nikola Tesla, cuyas interesantes vidas trataremos brevemente a continuación, así como la pugna que tuvo lugar con el fin de establecer el sistema de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica.

EL MAGO DE MENLO PARK

El gran inventor Thomas Alva Edison nació en el puerto de Millan, Ohio, el 11 de febrero de 1847, pero se crió en Port Huron, Michigan. Era el hijo de un comerciante y de una madre que dirigía una casa de huéspedes. Recibió muy poca educación formal, siendo educado principalmente por su madre, quien había sido maestra por poco tiempo. A los trece años consiguió un empleo como vendedor de periódicos y, en cierto momento, gastó la fabulosa cantidad de dos dólares (su salario de dos días) para inscribirse en la biblioteca pública de Detroit.

Edison solía contar que una vez, cuando corría con sus periódicos para subirse a un tren en marcha, alguien lo tomó de las orejas y lo jaló, y que en ese momento sintió que algo tronaba en su cabeza, con lo que comenzó su sordera. Como era un optimista, vio esta limitación como una ventaja, ya que era una barrera que lo aislaba de las distracciones y le permitía concentrarse en su trabajo.

Su curiosidad innata por todas las cosas mecánicas, lo hicieron acercarse a la compañía de telégrafos, donde consiguió un empleo. Muy pronto sobresalió por su dedicación al trabajo y sus habilidades especiales. Era la época de la guerra civil, por lo que los telegrafistas eran muy demandados; obtiene tal reputación que le pagan un sueldo de 400 dólares mensuales, lo que le sirve para entrar de lleno al mundo de la invención. Invierte sus ganancias en Menlo Park, lugar donde pensaba establecer un laboratorio para dedicarse por completo a desarrollar inventos (algo impensable en esa época).

La clave de cualquier trabajo de Edison era su aplicación: cuando surgía una idea, se preguntaba a sí mismo si sería interesante desde el punto de vista industrial, y si sería mejor que lo ya existente. Edison estableció el concepto de un laboratorio asociado a una compañía, y dedicado a desarrollar nuevos productos, tal como lo hacen hoy en día todas las grandes empresas.

A finales de 1877 Edison anunció a un reportero del New York Sun que él sería el Prometeo que traería la luz a América y al mundo, mediante la invención de una lámpara que funcionara con electricidad (durante cuarenta años científicos de varios países habían fracasado en su intento de crearla). Tal era la reputación de Edison, que ante este anuncio, las acciones de las compañías de gas comenzaron a bajar. A él se le atribuye la invención de la luz eléctrica, pero lo que le permitió tener tanto éxito profesional fue su visión para organizar su laboratorio como una empresa. No sólo inventó la lámpara incandescente, sino una nueva forma de relacionarse entre el capital privado y la investigación científica (algo que sigue siendo complicado hasta el día de hoy).

Sin embargo, un defecto de Edison radicaba en que no reconocía los inventos de otros. Por ejemplo, en los años veinte denigró a la radio comercial, ya que odiaba la idea de que alguien escuchara la música que otro escogía (al contrario de su fonógrafo, en el cual cada quien escuchaba sus melodías favoritas). Cuando se dio cuenta de su error, y quiso entrar a dicho mercado, fue demasiado tarde, ya que el éxito de la radio era inmenso, y ya existían muchos competidores.

Otro de los desarrollos de Edison consistía en un sistema de generación eléctrica, en corriente directa y a bajo voltaje, con el fin de alimentar a las lámparas incandescentes e iluminar las principales zonas de la ciudad de Nueva York.

CD vs CA

Antes de continuar, hagamos un breve paréntesis para comentar las características de la corriente alterna (CA) y la corriente directa (CD). En esta última la corriente circula siempre en el mismo sentido, mientras que el voltaje tiene una polaridad fija, por lo que se representa como una línea recta (la que proporcionan las baterías es de este tipo, por ejemplo).

Por otro lado, la CA presenta un voltaje que cambia de polaridad cada medio ciclo siguiendo una forma de onda sinusoidal, y su corriente va alternando su sentido cada medio ciclo. La gran ventaja de la CA consiste en que puede aumentar o disminuir su valor de una manera sencilla, utilizando un transformador. De esta manera, al elevar el voltaje para transmitirlo a grandes distancias, se disminuye su corriente, y por lo tanto, bajan las pérdidas en las líneas de transmisión.

El voltaje que utilizamos en los aparatos electrónicos es de CD, sin embargo la energía eléctrica se genera, transmite y distribuye principalmente en forma de CA. Por lo tanto, lo que tenemos en los enchufes de las casas es CA, y los equipos electrónicos cuentan con un circuito que la convierte a CD.

EL INMIGRANTE

Nikola Tesla nació el 10 de julio de 1856, en la Villa de Smiljan, provincia de Lika, en la frontera militar del Imperio Austrohúngaro, hoy Croacia. Su arribo al mundo fue en la pequeña casa contigua a la Iglesia Ortodoxa del pueblo, la cual era presidida por su padre, el Reverendo Milutin Tesla, quien firmaba sus artículos con el sobrenombre de “Hombre de justicia”. Fue el cuarto de cinco hijos del matrimonio formado por el Ministro y Duka Mandil (de quien Tesla aseguraba haber heredado su memoria fotográfica y su genio inventivo).

En esa época, el futuro profesional de los hombres en su país sólo podía estar en el Ejército o en la Iglesia, y para las mujeres, casarse con un militar o un ministro, tal como había sucedido por generaciones en la familia Tesla. Su padre estaba empeñado en que su único hijo varón (el mayor había muerto en un accidente) siguiera sus pasos en la Iglesia Ortodoxa, pero Nikola deseaba estudiar ingeniería. El hecho que cambió su destino fue cuando Tesla enfermó de cólera en su adolescencia y, estando al borde de la muerte, su padre le prometió que le permitiría estudiar lo que él deseara. De forma casi milagrosa, Tesla se recupera, por lo que ingresa a la Escuela Politécnica de Austria, en Graz, en 1875. Durante su primer año, cuenta con una beca proporcionada por la autoridad militar y, por lo tanto, no tiene problemas económicos. De todas maneras, trabaja desde las tres de la mañana hasta las once de la noche, todos los días, estudiando física, matemáticas y mecánica con el fin de aprobar las materias de dos años en uno.

El responsable de introducir a Tesla en el mundo de las máquinas eléctricas fue su profesor alemán de Física, el Sr. Poeschl, quien cierto día recibió una máquina de CD, la cual podía trabajar como motor o generador. Después de analizar el funcionamiento de la máquina y de observar las chispas que generaba, le sugirió a su profesor que podría mejorarse utilizando CA, en lugar de CD, a lo que éste le contestó que conseguir lo que mencionaba, sería el equivalente a inventar una máquina de movimiento perpetuo.

A pesar de sus cualidades académicas, pronto tuvo que dejar la escuela, ya que le fue suspendida la beca y el sueldo de su padre como ministro de la Iglesia no alcanzaba para mantener sus estudios. Con el apoyo de su madre, se muda a Praga para continuar estudiando, sin embargo, comienza a llevar una vida desordenada y se aficiona al juego. No se cuenta con registro alguno de que haya estudiado en alguna universidad de Praga, por lo que se cree que asistió durante varios años como oyente a los cursos y completó su formación de manera autodidacta.

(continuará)

rechavarrias@upv.edu.mx