Presente: Tesla en la actualidad (mi charla en CaixaForum Sevilla)

Por Francisco R. Villatoro, el 1 octubre, 2023. Categoría(s): Ciencia • Colaboración externa • Historia • Personajes • Recomendación ✎ 8

Sin que sirva de precedente, os presento un resumen de mi charla «Presente: Tesla en la actualidad» el pasado miércoles, 27 de septiembre de 2023, en el Caixa Forum de Sevilla. Se enmarcaba en el ciclo de ciencia «El futuro es de Tesla», con la gran periodista Mayte Pascual de la Cueva, como moderadora. La idea de mi charla era destacar la situación en la actualidad de las ideas visionarias de Nikola Tesla. Sin entrar en una presentación detallada de sus inventos y sus patentes, parte de nuestro acervo tecnológico y científico, base de muchas de las tecnologías eléctricas que usamos en nuestra vida cotidiana.

En un momento de la presentación Mayte solicitó que se apagaran las luces en la sala para ilustrar qué pasaría en un mundo sin Tesla. En mi charla la idea era presentar a Tesla como inspirador de nuevos avances y nuevas tecnologías. Por ello, me centré en algunas tecnologías recientes que, según sus autores, están inspiradas en las ideas de Tesla. Algunas podrían tener gran impacto en el futuro. Tesla ya intuyó en su día que el agotamiento de las reservas de combustibles fósiles transformaría la electricidad en la fuente energética del siglo XXI.

Tesla inventó el motor de corriente alterna polifásico (que debería llamarse «motor de Tesla»), los sistemas de transmisión de corriente alterna a grandes distancias, dispositivos radioeléctricos que hicieron posible la radio y comprendió el potencial de la electricidad como fuente de energía. Todo ello le convierte en uno de los grandes genios de la ingeniería eléctrica, un pionero que merece la máxima gloria. Pero durante el siglo XX cayó en el olvido, hasta que ha sido rescatado a principios del siglo XXI.

Yo he leído más de veinte libros sobre Nikola Tesla, que falleció en 1943. Se han publicado decenas de biografías. La mayoría están inspiradas en la hagiografía del periodista James O’Neill, «El genio pródigo» (1944). Está escrita desde la amistad y la idolatría, en base a conversaciones con el genio serbio (o serbocroata) durante varias décadas. Cada vez que recordamos algo lo modificamos. Por ello, la memoria de los ancianos cambia los hechos más relevantes de sus vidas, que han sido recordados muchas veces.

Por desgracia, no se conservan pruebas documentales de muchas de las afirmaciones de la biografía O’Neill. Amada por los teslianos, presenta un superniño que se convierte en un superhombre; por ello ha sido copiada por muchos biógrafos posteriores de Tesla. Los amantes de la historiografía, preferimos biografías bien documentadas como la reciente de Bernard Carlson de 2013, «Tesla. Inventor de la era eléctrica» (2013).  escrita por un historiador especializado en inventores, rigurosa y basada en toda la documentación sobre Tesla que se conserva.

Una biografía intermedia entre ambas, de lectura fácil y muy bien escrita, es “Nikola Tesla: el genio al que robaron la luz”, de Margaret Cheney (2010). La editorial Turner ha publicado una trilogía sobre Tesla. Por un lado, «Yo y la energía”, de Nikola Tesla (2011), que presenta dos textos fundacionales, su famoso relato autobiográfico «Mis inventos» (1919) y «El problema de aumentar la energía humana» (1900), un compendio de sus ideas sobre el futuro desarrollo de la humanidad gracias a la ciencia inalámbrica. Este libro incluye una breve biografía de Miguel A. Delgado, muy recomendable.

Y por otro lado, “Firmado: Nikola Tesla. Escritos y cartas, 1890–1943”, que contiene textos de Tesla muy variados. Los primeros son mucho más interesantes que los últimos, donde Tesla escribe sobre cosas sin interés hoy en día, como un artículo a favor del consumo del alcohol (que según él “no es veneno ni droga”), otro sobre la teoría tesliana de la gravitación  (que «demuestra que Einstein está equivocado») y otro más sobre el futuro del feminismo (“el jefe será la mujer”).

 

Carlson nos comenta en su biografía que hay dos tipos de inventores, que denomina racionalistas subjetivos (parecidos a Tesla) y racionalistas objetivos (parecidos a Edison); yo prefiero llamarles inventores idealistas y realistas. El inventor realista trabaja en equipo (con colaboradores que generan nuevas ideas) y trata de resolver problemas que ya existen (en la sociedad o en tecnologías existentes); además, está implicado de forma activa en el futuro de sus invenciones, como su fabricación y comercialización. Por todo ello, es más fácil para el inventor realista acabe siendo multimillonario. Además, como todos los inventores pasan por una fase de su vida sin nuevas ideas, disponer de un equipo de jóvenes inventores con ideas frescas, permite que el inventor realista mantenga su riqueza y sea multimillonario hasta el final de sus días.

Por el contrario, el inventor idealista trabaja de forma individual (sus pocos ayudantes nunca generan ideas nuevas) y trata de innovar soluciones a problemas que no existen, con la idea de que dichas soluciones se transformen en necesidades para la sociedad; además, se dedica a vender los derechos de explotación de sus patentes, desvinculándose de quienes fabrican y comercializan sus inventos (que muchas veces acaban como multimillonarios). Por todo ello, es difícil que el inventor idealista acabe siendo multimillonario y, en su caso, que sostenga su fortuna a lo largo del tiempo. Cuando alcance la etapa de su vida sin nuevas ideas, como tiene un equipo, suele ser habitual que malgaste su fortuna en ideas sin futuro comercial, generando descrédito entre los inversores y acabando en la bancarrota.

Como curiosidad, ya que soy aficionado a predecir los premios Nobel, ¿por qué se dice que Tesla rechazó dicho galardón en 1915 junto a Edison? Marconi y Braun recibieron el premio Nobel de Física de 1909 por sus contribuciones al desarrollo de la telegrafía sin hilos (es decir, de la radio). A Tesla le disgustó la falta de reconocimiento, ya que Marconi combinó muchas patentes teslianas en su invención. Sin embargo, para recibir el premio Nobel hay que recibir nominaciones. Se sabe que Edison recibió una sola nominación en su vida, en el año 1915, de Henry F. Osborn. Tesla también recibió una sola nominación en su vida, en el año 1937, de Felix Ehrenhaft (uno de los que nominó a Einstein en 1921). Con una sola nominación era casi imposible que Edison recibiera el Nobel en 1915. Sin ninguna nominación en 1915, parece imposible que Tesla le acompañara.

El origen de esta leyenda urbana es un artículo que The New York Times publicó en portada una semana antes del anuncio de los galardonados. La fuente parece ser una noticia de la agencia Reuters, de un corresponsal de The Daily Telegraph (que no publicó esta noticia). Según informaba el corresponsal, el premio Nobel de Física de 1915 sería para Edison y Tesla, el premio de Química para Svedberg, y el premio de Literatura para Rolland, Pontoppidan, Lund y Heidenstam. Esto último haría sospechar a cualquiera, nunca se ha concedido un premio de Literatura a cuatro personas. Se trataba de una predicción, quizás basada en rumores provenientes de alguien de la Academia Sueca.

Como bien sabrás el premio Nobel de Física de 1915 fue para Bragg y su hijo Bragg, por la cristalografía de rayos X, que décadas más tarde permitió a Franklin y Gosling obtener la foto 51 que encauzó a Crick, Watson y Wilkins hacia el premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1962 por la estructura de doble hélice del ADN. Por otro lado, Svedberg obtuvo el Nobel de Química en 1926. Lo que la predicción acertó fue el Nobel de Literatura para Rolland en 1915, aunque Heidenstam lo obtuvo en 1916 y Pontoppidan en 1917; Lund nunca lo obtuvo. El próximo fin de semana realizaré mi predicción de los Nobel de ciencias de 2023.

Como nos cuenta Carlson en su biografía historiográfica el ascenso de Tesla como inventor fue espectacular en la década entre 1884 y 1894; pasó de ser un desempleado de la empresa de Edison en Nueva York a multimillonario (se estima que atesoró más de cuatro millones de euros al cambio actual). Pero tuvo un descenso como inventor igual de espectacular en la década entre 1895 y 1905; siguió patentando, pero con poco éxito económico, mientras dilapidada toda su fortuna en experimentos megalomaníacos.

Lo peor es que en esta segunda década también dilapidó su credibilidad, ante los inversores y antes los científicos de la época. Se comprometía con los inversores a patentar ciertas tecnologías que luego nunca patentaba, malgastando el dinero recibido en experimentos que fracasaban. Después de 1906 Tesla nunca se recuperó. En palabras de Carlson, pasó de ser un inventor genial a un escritor de ciencia ficción en revistas de ingeniería eléctrica (sus artículos fueron muy populares en aquella época).

Tesla sucumbió a su soberbia («científico soberbio»), que le hizo creer que siempre tenía razón, que podía dominar la Naturaleza y que la Naturaleza estaba equivocada cuando sus experimentos fracasaban. La soberbia se paga, porque la Naturaleza siempre tiene la última palabra. Por cierto, Tesla fue portada de la revista Time en 1931 (Edison lo había sido en 1925) por un artículo en el que afirmaba haber refutado la teoría de la relatividad de Einstein de 1905; su soberbia le llevó a pensar que se podían propagar señales más rápido que la velocidad de la luz en el vacío.

La torre de Wanderclyffe es todo un icono tesliano (el Premio Tesla de divulgación es una versión artística de la torre). Tenía 57 metros de altura (aunque Tesla hubiera querido que alcanzara más de 100 metros), pero, como en un iceberg, lo más importante de esta torre no es lo que se ve en esta fotografía, sino lo que se oculta bajo la tierra. La torre tenía una serie de tomas de tierra en túneles subterráneos. ¿Por qué? Porque Tesla no era maxwelliano. A diferencia de Edison, que no tenía formación académica (empezó a trabajar a los 12 años vendiendo periódicos), Tesla estudió en la universidad (el equivalente a una ingeniería mecánica, pues la ingeniería eléctrica no existía). El serbocroata tenía conocimientos matemáticos para haberse incorporado a los maxwellianos (liderados por Heaviside) que desarrollaron el cálculo vectorial para entender a Maxwell, la luz y la radio.

Tesla pensaba que el camino de las ondas de radio (electromagnéticas) entre una antena emisora y una antena receptora a través de la atmósfera se cerraba con unas hipotéticas ondas que viajaban por la superficie de la tierra; para su generación era fundamental que ambas antenas tuvieran tomas de tierra. El pensamiento de Tesla estaba basado en las prácticas del siglo XIX en circuitos eléctricos y en ingeniería telegráfica. Todo circuito eléctrico debe ser cerrado, como cuando tocamos un interruptor para cerrar el circuito y que se encienda la luz. Tesla pensaba que la toma de tierra era imprescindible para generar ondas de radio. Marconi sabía que no lo era. Los científicos de la época sabían que no lo era. Tú sabes que no lo es, que tu radio o tu teléfono móvil no necesitan ninguna toma a tierra. Tesla podría haber estudiado la teoría de los maxwellianos.

Más aún, Tesla no quería transmitir señales inalámbricas, como Marconi, quería transmitir energía (eléctrica). Diseñó la bobina de Tesla de la torre de Wanderclyffe para que maximizara la corriente de retorno por la superficie de la tierra y minimizara la radiación de ondas de radio. No quería hacer lo mismo que Marconi, que ya había enviado una señal transatlántica, SSS en Morse, desde Terranova (Canadá) hasta Cornualles (Inglaterra). Tesla quería enviar energía eléctrica a cualquier lugar del mundo. Para ello diseñó la torre para que tuviera una inductancia muy grande y una capacitancia muy pequeña (lo que reduce la emisión de radio por la atmósfera y, según Tesla, aumenta la supuesta señal eléctrica de retorno). Además, Tesla creía que había una frecuencia de resonancia eléctrica de la señal de retorno en la superficie terrestre. Estimó su valor y ajustó el la bobina de Tesla de la torre a dicho hipotético valor.

Los primeros experimentos de Tesla con la torre de Wanderclyffe mostraron una señal prometedora: maravillosos «efluvios morados de electricidad surgían de la tierra y eran puestos en el aire que había en el ambiente». Para Tesla este resultado era una demostración de que la señal eléctrica de retorno existe en la Naturaleza. Pero tú sabes que la señal de retorno no existe y que la superficie de la tierra es un mal conductor de la electricidad. Tú sabes que Tesla estaba equivocado.

Muchos teslianos tienen la falsa creencia de que Tesla quería transmitir energía (eléctrica) inalámbrica usando ondas de radio, mientras que Marconi quería transmitir información con ellas. Pero Tesla quería transmitir energía eléctrica por la superficie terrestre, no por la atmósfera. ¿Por qué Tesla no quería transmitir energía usando las ondas de radio por la atmósfera? Porque conocía la ley de la inversa del cuadrado. Una onda tridimensional (3D) desde una fuente de radio se puede interpretar como un cierto número de rayos por unidad de área de una superficie esférica. Como muestra la figura para 9 rayos por unidad de área r² a una distancia r, al triplicar la distancia a 3r, el área crece a 9r², con lo que hay 1 rayo en cada una de las 9 unidades de área. La energía, o intensidad, o potencia radiada, disminuye con la distancia la cuadrado en la propagación en 3D.

Para transmitir energía, Tesla pensaba que las ondas de radio eran muy ineficientes por la ley de la inversa del cuadrado. Pero su conocimiento matemático le mostraba que había una solución. Una onda bidimensional  (2D) desde una fuente de radio superficial se puede interpretar como un arco de circunferencia (sea el superior, en la figura de arriba). Como se ve an la figura para 3 rayos por unidad de longitud de arco r a una distancia r, al triplicar la distancia a 3r, la longitud del arco crece a 9r, con lo que hay 1 rayo en cada una de las 3 unidades de longitud de arco. La energía, o intensidad, o potencia radiada, disminuye con la distancia en la propagación en 2D. Tesla quería transmitir energía por la superficie terrestre, que aproximadamente es bidimensional. Quería aprovechar la caída con la inversa de la distancia, en lugar de la caída con la inversa del cuadrado de la distancia para transmitir energía. Ojalá existieran las ondas de retorno eléctrica superficiales que Tesla imaginaba. Pero, como bien sabes, no existen.

Para Maxwell, y los primeros maxwellianos, las ondas de radio (o electromagnéticas) en la atmósfera eran ondas transversales en el éter luminífero (un material que se comportaba como un sólido, a pesar de ser transparente para la luz). No se conocía la naturaleza de la electricidad, un problema en el que Tesla estuvo pensando durante mucho tiempo. Tesla concibió una teoría del éter para la electricidad: ondas longitudinales en un éter líquido (un éter electrógeno en lugar de luminífero). Consideró que el éter modificada sus propiedades dentro de los materiales sólidos. Dentro de un cable de cobre o en la superficie terrestre el éter no era sólido, sino líquido. Las ondas transversales en el éter luminífero cumplían la ley de la inversa del cuadrado de la distancia. Pero las ondas longitudinales en el éter electrógeno cumplían la ley de la inversa de la distancia.

Como nos cuenta Carlson en su biografía, Tesla pensaba que la atmósfera actuaba como un aislante para la conducción de electricidad por la superficie terrestre. Para el serbocroata, la transmisión de energía eléctrica por la superficie de la tierra era la única manera de alcanzar grandes distancias sin grandes pérdidas. Tú sabes que la electricidad son ondas de electrones en cables (como se descubrió a principios del siglo XX). Tú sabes que el éter no existe (pues es innecesario en la teoría maxwelliana y no fue observado en los experimentos de Michelson y Morley, entre otros). Tú sabes que las ideas de Tesla sobre la naturaleza de la electricidad son incorrectas.

Las ondas eléctricas longitudinales en el éter electrógeno se propagarían a velocidades mucho mayores que la velocidad de la luz en el vacío (la figura de la izquierda lo ilustra en un artículo de Tesla); gracias a ello se podría transmitir energía de forma (casi) instantánea a cualquier punto de la superficie terrestre. ¿Cuál sería el origen de dicha energía? Tesla creía que se podría obtener energía (eléctrica) gratis a partir de la energía almacenada en la propia Tierra. Tesla creía en la existencia de ondas estacionarias en el éter electrógeno en toda la superficie terrestre. La emisión de la toma de tierra de la torre de Wanderclyffe tenía que estar sintonizada con la frecuencia de estas ondas estacionarias, para excitar su resonancia (como en un columpio).

En 1929, en un artículo divulgativo, Tesla puso la siguiente analogía (que un ilustrador representó con las figuras del centro y de la derecha). La Tierra sería como un balón hinchable; con una bomba se puede inyectar aire en el balón para inflarlo; incluso se puede lograr que su superficie oscile; dicho aire puede escapar por cualquier agujero en la superficie. La torre de Wanderclyffe sería como la bomba que inyecta energía eléctrica en el éter electrógeno de la superficie terrestre. Para Tesla, transmitir energía eléctrica a cualquier lugar de la superficie terrestre sería tan fácil como bombear una pequeña cantidad de energía eléctrica usando la torre de Wanderclyffe; ajustando la frecuencia de la inyección, se activaría la resonancia eléctrica terrestre. En cualquier otro punto de la superficie terrestre donde se instalara un receptor adecuado se recibiría energía. El gran negocio (que los inversores no veían nada claro) es que solo había que vender los receptores (que además se usarían para recibir y enviar información, en una especie de internet eléctrica).

Energía (eléctrica) gratis para todo el mundo. El sueño de un siglo eléctrico gracias a Tesla. Pero persiguiendo este sueño, Tesla dilapidó toda su fortuna en la torre Wanderclyffe. Millones de euros malgastados para intentar demostrar lo imposible. Ninguno de sus experimentos funcionó. Ninguno (no solo no hay pruebas, sino que además tú sabes que es imposible que funcionaran). El soberbio Tesla quería demostrar que tenía razón. Quería demostrar que la Naturaleza estaba equivocada. Quería dominar la Naturaleza. Pero solo logró su bancarrota.

Sin credibilidad entre los inversores, alrededor de 1905, Tesla se transformó en un visionario, en megalómano fracasado. Pero sus artículos en revistas eléctricas tenían un público fiel. Por eso se transformó en un autor de ideas de ciencia ficción (o de tecnología ficción). Siguió patentado, pero sin que nadie quisiera comprar los derechos de explotación. Mientras, escribía estos artículos con ideas que encandilaban al público general, pero que eran despreciadas por los científicos. La posibilidad de recibir un premio Nobel algún día se había desvanecido como lágrimas en la lluvia.

El visionario de Tesla imaginaba un mundo con electricidad gratis, donde se podrían curar enfermedades con electricidad, donde habría aeronaves sin combustible, un mundo de pura ciencia ficción. Tesla nunca resolvió el rompecabezas del circuito de retorno, porque era imposible hacerlo. Porque así no funciona la Naturaleza. Y los científicos de su época lo sabían. Pero, Tesla, inconformista, hacía oídos sordos a los demás científicos y a los resultados negativos de sus propios experimentos.

Tesla desapareció de los libros de texto de ingeniería eléctrica y electricidad. Tuvo algunos logros, como que una unidad del Sistema Internacional recibiera su nombre en 1960. Pero su memoria desapareció de los libros de historia de la ciencia. Hasta finales del siglo XX, cuando los movimientos transculturales de la nueva era (el movimiento new age) rescataron su figura como iconoclasta. A principios del siglo XXI la figura de Tesla ha sido reivindicada como una especie de mesías eléctrico (rodeado de un misticismo conspiranoico). Se ha incorporado al imaginario colectivo de los más jóvenes a través de videojuegos, películas, novelas… Lo ilustro con dos fotogramas de “The Prestige” (2006) de Christopher Nolan (llamada “El truco final” en España). Se recrea su experimento de encendido inalámbrico de unas 200 bombillas de 50 vatios a unos 40 kilómetros (26 millas) de distancia. No se sabe si este experimento ocurrió de verdad; Tesla fue el único testigo (su único ayudante tenía que activar el experimento). Nunca quiso repetirlo ante testigos.

Por cierto, en la película el camaleónico David Bowie hace de Tesla. Y se usan bombillas incandescentes, cuando Tesla usó bombillas de gas (lo que ahora llamamos bombillas fluorescentes). Pero Nolan acierta al poner las bombillas clavadas en el suelo: la idea de Tesla era trasmitir energía eléctrica a través de la superficie terrestre hacia las bombillas. Según las leyes de la Física, el experimento no funciona, porque no puede funcionar. A pesar de ello ha habido muchos intentos de replicarlo; todos han fracasado (como debería ser obvio para ti).

La figura de Tesla y su biografía ha inspirado a muchos innovadores modernos. El 27 de septiembre era el 25 aniversario de Google. Larry Page (uno de los creadores de Google) dice en su biografía que a los 12 años leyó la biografía de Tesla y que le resultó inspiradora. También fue la inspiración de Martin Eberhard y Marc Tarpenning, que crearon en 2003 la empresa Tesla Motors. Elon Musk compró dicha empresa en 2004 (que en 2018 abrevió su nombre a Tesla). Musk dice en su biografía que su fuente de inspiración fue Edison. En el año 2018 lanzó un Tesla Roadster (modelo de 2010) mediante un Falcon Heavy, como campaña publicitaria. Puedes consultar dónde se encuentra ahora en la página web https://www.whereisroadster.com/charts/.

El comentario sobre Page aparece, por ejemplo, en la biografía de Susan E. Hamen, «Google: Company and Its Founders: Company and Its Founders,» All Sports (2011) [amz]. Ante la pregunta de quién le inspiró más, si Edosn o Tesla, en tiempos recientes Musk afirma que ambos: Paul Ratner, «Elon Musk interview reveals whether he prefers Nikola Tesla to Thomas Edison,» Big Think (web).

Esta fotografía de (1904) de la torre Wanderclyffe, con rayos añadidos en un fotomontaje, es un sinsentido. Pero muestra la idea errónea que muchos teslianos tienen sobre ella. La torre no servía para transmitir energía eléctrica a través de la ionosfera o a través de la atmósfera, y mucho menos para enviar señales inalámbricas de comunicaciones. La idea del genio serbocroata era transmitir energía a través de la superficie terrestre. Como muestran las patentes de Tesla de la figura, la clave de la torre son las tomas de tierra. Pero en el imaginario colectivo lo único relevante es la punta del iceberg.

La idea visionaria de Tesla de una red global de comunicaciones que se comportara como un cerebro de tamaño terrestre suele aparecer citada en muchos documentos sobre redes de comunicaciones inalámbricas, como este sobre el futuro 6G: David Soldani, Rakuten Symphony, «6G Fundamentals: Vision and Enabling TechnologiesFrom 5G to 6G Trustworthy and Resilient Systems,» Journal of Telecommunications and the Digital Economy (TelSoc) 9: 418 (24 Aug 2021), doi: https://doi.org/10.18080/jtde.v9n3.418. Por cierto, se han publicado algunos estudios sobre cómo podría funcionar la torre de Wanderclyffe para transmitir energía, como B. Sacco, A.K. Tomilin, «The study of electromagnetic processes in the experiments of Tesla,» CiteSeerX [PDF]. Sobre la visión de Tesla de un mundo con electricidad gratis, recomiendo el libro editado de Over Nichelson, «Tesla’s Fuelless Generator and Wireless Power Transmission» (2004) [PDF].

Muchos teslianos de corte conspiranoico ven en la instalación HAARP (High Frequency Active Auroral Research Program) una realización moderna de la torre de Wanderclyffe basada en supuestos documentos secretos ocultos tras el fallecimiento de Tesla. Este proyecto de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa (DARPA) y de la Universidad de Alaska (donde está instalada) está siendo financiado por la Fuerza Aérea y la Armada de los Estados Unidos.​ Su objetivo civil es estudiar las propiedades de la ionosfera a fin de desarrollar y mejorar la tecnología que la usa para radiocomunicaciones (por ejemplo, las radio de onda corta reciben señales de nuestras antípodas gracias a la propagación por la ionosfera). Su objetivo miliar es la vigilancia estratégica, en especial la detección de misiles intercontinentales; la ionosfera sería su único testigo si usan sistemas de camuflaje activo para evitar su detección por instrumentos terrestres o en satélites. De hecho, en Rusia hay una instalación similar cerca del río Sura (llamada SURA o SIHF, por Sura Ionospheric Heating Facility). En Europa tenemos EISCAT (European Incoherent Scatter Scientific Association) en el norte de Escandinavia. Pero HAARP es la única que excita sueños húmedos a los teslianos conspiranoicos.

La idea tesliana de la transmisión inalámbrica de energía eléctrica se ha concretado en una tecnología que se usa en la actualidad: los cargadores inalámbricos de dispositivos móviles. Se supone que son «muy cómodos», pues solo hay que mantener enchufado el cargador y colocar los dispositivos encima. Así se evita el «gran engorro» de enchufar el dispositivo. Un lujo para países ricos, donde la electricidad es muy barata y malgastarla la mejor forma de presumir de riqueza. Estos cargadores inalámbricos son muy ineficientes. Se convierte energía eléctrica en energía magnética, que se transmite de forma inalámbrica por inducción magnética, para luego convertir la energía magnética en energía eléctrica, y finalmente lo que se desea, convertir energía eléctrica en energía química en la batería. Según las leyes de la termodinámica, este proceso tiene una eficiencia teórica máxima de un 50 %, comparado con una conexión por cable en la que la energía eléctrica se convierte en energía química en un solo paso. En la práctica, la mayoría de estos cargadores inalámbricos tienen eficientes del orden del 20 %. Buena prueba de las pérdidas es que estos cargadores se calientan mucho y que el tiempo de carga es mucho mayor que con un cargador convencional (además, cuanto más alejado esté el dispositivo móvil del cargador más lenta será la carga). Yo no recomiendo el uso de estos cargadores para ricos derrochadores.

La electricidad sin hilos se puso de moda gracias a que el proyecto WiTricity del MIT logró publicar un artículo en la revista Science (hablé de ello en «Las ideas de Nikola Tesla hoy en día», LCMF, 11 ene 2015). El artículo es André Kurs, Aristeidis Karalis, …, Marin Soljačić, «Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances,» Science 317: 83-86 (6 Jul 2007), doi: http://dx.doi.org/10.1126/science.1143254; recibió eco en muchos foros, por ejemplo, en Nacho, «Electricidad sin cables, la asignatura pendiente de la tecnología moderna,» Microsiervos, 07 Jul 2010; en la wikipedia puedes consultar el estado actual de WiTricity. La idea de WiTricity es que todos los electrodomésticos del hogar consuman energía inalámbrica. Pero esta idea tiene poco sentido práctico; de hecho, la mayoría de los electrodomésticos del hogar son enchufados una vez cuando se instalan y no se vuelven a desenchufar hasta que son sustituidos. El uso de la inducción magnética o de la resonancia magnética para transmitir energía eléctrica de forma inalámbrica en el hogar es una comodidad para ricos malgastadores.

La última moda entre ricos en la línea de WiTricity es la carga por inducción magnética resonante de automóviles eléctricos. Así se evita la «gran incomodidad» de acercar el automóvil a un enchufe y enchufarlo durante la carga. Resulta «mucho más cómodo» acercar el automóvil a una plataforma de carga en el suelo, sin tener que enchufar nada. Mucho más cómodo, pero mucho más derrochador de energía (quizás el recurso que será más valioso en el siglo XXI).

Los innovadores de este tipo de cargadores siempre dicen que Tesla es su fuente de inspiración: Ravikiran Vaka, Ritesh Kumar Keshri, «Review on Contactless Power Transfer for Electric Vehicle Charging,» Energies 10: 636 (2017), doi: https://doi.org/10.3390/en10050636. Otras alternativas a la energía inalámbrica también se han estudiado, como Gerhard P. Tan, «Utilization of Photon Energy Collector Circuit in Harnessing Electrical Energy from a Compact Fluorescent Lamp (CFL),» 2020 IEEE 8th R10 Humanitarian Technology Conference (R10-HTC), 01-03 December 2020, IEEE (23 Feb 2021), doi: https://doi.org/10.1109/R10-HTC49770.2020.9357007; Gerhard P. Tan, Jesse James P. Bautista, «Utilization of low cost RF harvester circuit in harnessing electrical energy from multiband RF signals,» 2017 Asian Conference on Energy, Power and Transportation Electrification (ACEPT), 24-26 October 2017, IEEE (07 Dec 2017), doi: https://doi.org/10.1109/ACEPT.2017.8168604.

En Twitter me pidieron que mencionara en mi charla en CaixaForum la iniciativa del Wireless Power Consortium (https://www.wirelesspowerconsortium.com/). Y el estándar Ki, el protocolo para la transmisión inalámbrica de energía en el hogar; en concreto, su uso en las cocinas, donde sabes que casi todos los electrodomésticos se enchufan una sola vez en la vida y sus cables son invisibles a la vista del usuario (https://www.cookwithki.com/). Cumplí con la petición, aunque recordando que todo esto solo tiene sentido en el primer mundo, entre los ricos malgastadores de energía.

En su época de visionario de ciencia ficción, Tesla tuvo muchos ideas sinsentido para atraer la inversión de los gobiernos. En concreto, ideas con aplicaciones militares para atraer el dinero fácil de los Gobiernos. Una de las ideas fue bautizada por la prensa como «rayo de la muerte». Unos cañones de iones pesados (mercurio) que eran acelerados por campos eléctricos y que podrían matar a un piloto en una aeronave si se enfocaban de forma adecuada. Sin embargo, muchos periodistas imaginaban que dichos rayos eran ondas de radio generadas por condensadores y bobinas. Ilustrando sus artículos con figuras artísticas con la torre de Wanderclyffe emitiendo electricidad para el consumo de aeronaves sin combustible. Las ideas de Tesla no convencieron a los militares (de varios países) que, mucho más prácticos que el propio Tesla, comprendían en las exhibiciones del «mago de la electricidad» no tienen ninguna aplicación militar útil.

Sin embargo, las ideas de Tesla inspiraron en la década de los 1970 varias iniciativas de defensa estratégica usando láseres. Los soviéticos desarrollaron el proyecto Object 2505 Terra-3, un láser de 1 MJ para destruir misiles. Los estadounidenses no podían ser menos y desarrollaron proyectos de corte similar. Incluso en 1983, el Presidente Ronald Reagan extendió el proyecto al espacio, con láseres que se instalarían en satélites para reducir los efectos de la atmósfera y destruir misiles nucleares intercontinentales. Estas ideas fueron un completo fracaso, pues como la idea del mal llamado «rayo de la muerte» de Tesla, no tienen ningún sentido.

En la década de los 1990, este tipo de proyectos dieron un vuelco durante el gobierno de Clinton (1995). La NASA estudió la posibilidad de usar paneles solares en el espacio para generar energía fotovolcaica que se transmitiría mediante satélites de microondas a la superficie terrestre; donde sería distribuido a todos los usuarios. El programa SERT (Solar Power Exploratory Research and Technology) llevó a empresas como Solaren a predecir que una instalación en órbita de un gigavatio (GW) estaría en órbita alrededor de 2025 y una de 10 GW en 2050. Pero el sueño de Gary Spirnak, fundador de la startup Solaren Corporation en California ha retrasado su utopía hasta la próxima década. Sobre el papel, estas ideas de ciencia ficción inspiradas en Tesla, son maravillosas; en la práctica, son pura utopía. Los interesados en este de proyectos disfrutarán del libro «Mad Like Tesla: Underdog Inventors and the Relentless Pursuit of Clean Energy» (2011) de Tyler Hamilton. No he querido abusar de las ideas de este libro en mi charla.

Tesla tuvo muchas ideas visionarias para intentar convencer a los militares de que invirtieran fondos en ellas. Una de ellas fue el «misil» teleguiado, un bote o un submarino no tripulado que llevaría una carga de explosivos y sería teledirigido con señales electromagnéticas. Tesla llegó a hacer demostraciones públicas ante los militares y los periodistas de su patente. Usando una única frecuencia de radio (por tanto, no es un sistema de control remoto actual, que requiere múltiples frecuencias) enviaba onda electromagnética continua que recibía un cohesor. Tesla rotaba una palanca que interrumpía la señal emitida; estas interrupciones provocaban que un disco dentro del bote rotase; gracias a ello podía activar el timón y el motor de forma inalámbrica. Como se usaba una única palanca para ambas cosas, con la consigna de una única frecuencia alternando entre uno y otro, había que ser muy diestro y entrenar mucho para controlarlo. En las exhibiciones solo Tesla era capaz de lograrlo. Como es obvio, no convenció a la Marina.

La patente detalla el bote teleautomático o radiocontrolado. La solución de Tesla es un ingenio electromecánico fascinante. Pero el invento le pareció inútil a la Marina. Al usar una única frecuencia no había ninguna garantía de seguridad; el enemigo podía controlar la misma frecuencia para desviar el bote. Ante la prensa, Tesla vendió la idea de este «misil» como ayuda a la paz en lugar de para la guerra. La verdad es que Tesla no fue nunca un buen vendedor de sus propias invenciones.

En sus artículos de ciencia ficción en revistas eléctricas, Tesla presentó ideas muchas ideas que han inspirado a tecnólogos en la actualidad. Por ejemplo, en 1931 propuso la producción de electricidad a partir de energía geotérmica. La idea es muy sencilla, usar el calor recogido con un pozo en profundidad para calentar vapor de agua que mueve una turbina y genera electricidad. Si bien la idea funciona (hay empresas como GreenFire Energy que la han rescatado), en la práctica es mucho más eficiente usar el calor geotérmico en calefacción y en refrigeración; por ello, lleva en uso desde hace décadas en todo el mundo.

Muchas de las patentes de Tesla son ingeniosas y fascinantes, pero cuando no se usan es porque tienen problemas prácticos. En 1909, Tesla presentó una patente de una bomba que usa discos giratorios lisos dentro de una carcasa. Se basa en la adhesión y la viscosidad de los líquidos. Se le concedió la patente en 1913, pero no logró inversores que quisieran comercializarla. Los discos de la turbina sin aspas están acoplados a un solo eje (una varilla oscura en el dibujo de la patente, a la izquierda de la figura). Las entradas de fluido se muestran en azul claro; cada disco tiene agujeros cortados en el centro «curvados“. El fluido gira en espiral por la superficie del disco, completando una o más revoluciones, antes de llegar a los bordes exteriores del disco donde se dirige a la salida (en naranja en la figura). En el dibujo de la patente, el fluido y los discos giran en sentido antihorario. En la figura de la derecha se presenta una animación, donde el fluido gira en sentido horario.

La clave de la adherencia del fluido a los discos lisos es el efecto de capa límite: la delgada capa de fluido se adhiere a la cara del disco y fluye por la superficie en una trayectoria en espiral acelerada hasta llegar a una salida adecuada. Tesla presentó un prototipo de la turbina, usando múltiples discos en paralelo para incrementar la eficiencia; afirmó que alcanzaba una eficiencia del 95 %, muy superior a la de otras turbinas de la época. Pero todas las implementaciones prácticas (incluida la del propio Tesla) tenían eficiencias mucho más bajas (del orden del 30 %); las mejores eficiencias que se han alcanzado en implementaciones actuales alcanzan como mucho un 40 %. Hay que recordar que las mejores turbinas con aspas alcanzan eficiencias (relación entre la producción de trabajo real y la producción de trabajo máxima teórica) entre el 75 % y el 90 % (además, hay turbinas multietapa con mayores eficiencias, desde el 85 % al 95 %). Por ello, las turbinas de Tesla no se usan en la actualidad.

A pesar de ello, se ha propuesto su uso en sistemas en los que fabricar aspas es muy complicado, mientras fabricar discos planos es mucho más fácil. Así se compensa la ineficiencia en un nicho tecnológico; en concreto, se han usado en sistemas microfluidodinámicos (como es obvio es más fácil diseñar un microdisco que unas microaspas). También se han propuesto en el desarrollo de reactores químicos. Las figuras que muestro son del artículo de by  Mohammed-Baker Habhab, Tania Ismail, Joe Fujiou Lo, «A Laminar Flow-Based Microfluidic Tesla Pump via Lithography Enabled 3D Printing,» Sensors 2016: 16(11), 1970 (23 Nov 2016), doi: https://doi.org/10.3390/s16111970.

Hay muchos otros ejemplos que podría haber citado, como las turbinas de Tesla activadas por calor: Wenming Li, Siyan Yang, …, Zuankai Wang, «Tesla valves and capillary structures-activated thermal regulator,» Nature Communications 14: 3996 (06 Jul 2023), doi: https://doi.org/10.1038/s41467-023-39289-5. O también Quynh M. Nguyen, Joanna Abouezzi, Leif Ristroph, «Early turbulence and pulsatile flows enhance diodicity of Tesla’s macrofluidic valve,» Nature Communications 12: 2884 (17 May 2021), doi: https://doi.org/10.1038/s41467-021-23009-y; Felix Richter, Saskia Bindschedler, …, Claire E Stanley, «Fungi-on-a-Chip: microfluidic platforms for single-cell studies on fungi,» FEMS Microbiology Reviews 46: fuac039 (24 Aug 2022), doi: https://doi.org/10.1093/femsre/fuac039; Pengcheng Zhao, Haobin Wang, …, Haixia Zhang, «A time sequential microfluid sensor with Tesla valve channels,»Nano Research 16: 11667-11673 (15 Apr 2023), doi: https://doi.org/10.1007/s12274-023-5778-8; Sonu K. Thomas, Thiruchengode M. Muruganandam, «A review of acoustic compressors and pumps from fluidics perspective,» Sensors and Actuators A: Physical 283: 42-53 (1 Nov 2018), doi: https://doi.org/10.1016/j.sna.2018.09.031; Mohammed-Baker Habha, Tania Ismail, Joe Fujiou Lo, «A Laminar Flow-Based Microfluidic Tesla Pump via Lithography Enabled 3D Printing,» Sensors 16: 1970 (23 Nov 2016), doi: https://doi.org/10.3390/s16111970; Mohammed-Baker Habhab, Joe F. Lo, «Tesla inspired pump and microfliudic gradient realized with lithography based additive manufacturing,» 2017 19th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (TRANSDUCERS), 18-22 June 2017, IEEE (27 Jul 2017), doi: https://10.1109/TRANSDUCERS.2017.7994407; Quynh M. Nguyen, Dean Huang, …, Leif Ristroph, «Tesla’s fluidic diode and the electronic-hydraulic analogy,» American Journal of Physics 89.4: 393-402 (2021), doi: https://doi.org/10.1119/10.0003395, arXiv:2103.14813 [physics.flu-dyn] (27 Mar 2021).

Otras aplicaciones son Guorui Zeng, Maosen Xu, …, Yun Ren, «Hydraulic Characteristics of Island Fishways by Experimental and Numerical Methods,» Water 15: 2592 (16 Jul 2023), doi: https://doi.org/10.3390/w15142592; Jianglong Guo, Chaoqun Xiang, …, Jonathan Rossiter, «Magnetic Augmented Self-sensing Flexible Electroadhesive Grippers,»  IEEE Robotics and Automation Letters 4: 2364-2369 (07 Mar 2019), doi: https://doi.org/10.1109/LRA.2019.2903570; Youfu Lv, Guangjun Liu, …, Xiaoqing Yang, «A novel thermal management structure using serpentine phase change material coupled with forced air convection for cylindrical battery modules,» Journal of Power Sources 468: 228398 (31 Aug 2020), doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228398; Mohamed Moussa Elidi, Mustapha Karkri, …, Stéphane Vincent, «Hybrid cooling based battery thermal management using composite phase change materials and forced convection,» Journal of Energy Storage 41: 102946 (20 Jul 2021), doi: https://doi.org/10.1016/j.est.2021.102946; Mohamed Moussa El  Idi, Mustapha Karkri, Mahamadou Abdou  Tankari, «A passive thermal management system of Li-ion batteries using PCM composites: Experimental and numerical investigations,» International Journal of Heat and Mass Transfer 169: 120894 (20 Jan 2021), doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.120894.

Algunos estudios han intentado mejorar la eficiente de la turbina de Tesla, como Eduardo Moscatelli, Diego Hayashi Alonso, …, Emílio Carlos Nelli Silva, «Topology optimisation for rotor-stator fluid flow devices,» Structural and Multidisciplinary Optimization 65: 142 (15 Apr 2022), doi: https://doi.org/10.1007/s00158-022-03233-w.

Tesla celebraba todos sus cumpleaños con una conferencia de prensa. Muchos periodistas de Nueva York, entre ellos O’Neill, disfrutaban de estas ocasiones en las que el genio serbocroata difundía sus ideas de fantasía y ciencia ficción. En 1933, ya con 78 años, relató sus ideas para la fotografía del pensamiento mirando el fondo del ojo. Como bien sabes un sinsentido (no es verdad que cuando soñamos proyectamos imágenes sobre la retina que sean visibles en el fondo de ojo). Muchos teslianos imaginan hoy en día que Tesla recurría a la observación de los rayos N de Blondlot (1903), pero Tesla nunca los mencionó en sus escritos.

La última patente de Tesla fue solicitada en 1927 y concedida en 1928 (List of Nikola Tesla patents). Esta patente ilustra el anuncio de esta charla (que yo muestro en la primera imagen de esta presentación), por ello la he dejado para el final. Una curiosa aeronave de despegue vertical que más bien parece un juguete de niños (de hecho, la idea la tuvo cuando era niño). La patente no describe el motor que propulsa la hélice, ni ningún mecanismo para rotar la aeronave los noventa grados que requiere pasar del (supuesto) ascenso vertical a la configuración de vuelo. Esta idea podría haber inspirado el Bell-Boeing V-22 Osprey (águila pescadora en inglés), una aeronave militar polivalente, catalogada como aeronave de rotores basculantes. En la presentación muestro un vídeo que ilustra el despegue en vertical y la rotación de los rotores en vuelo para alcanzar la velocidad de crucero. Esta aeronave fue diseñada para combinar la funcionalidad de un helicóptero convencional con las capacidades de alta velocidad de crucero y largo alcance de un avión turbohélice.

Califico la patente de Tesla como un juego de niños al compararla con la patente del autogiro de Juan de la Cierva (de 1920 a 1922 en España y de 1928 en EEUU). Se observa una aeronave aerodinámica con una hélice conectada a un motor de gasolina (que se describe con todo detalle en la patente, aunque lo omito en esta figura) y con la doble hélice para apoyar la sustentación vertical (no tenía motor y se movía gracias al flujo de aire de la hélice frontal). A diferencia de Tesla, Juan de la Cierva construyó prototipos de su autogiro y realizó demostraciones de su funcionamiento (hay vídeos en los archivos de RTVE fáciles de localizar). El rotor principal no estaba motorizado, por ello no era un helicóptero, pero creaba sustentación debido al flujo de aire que reducía el recorrido en tierra durante el despegue (así que no lograba un despegue vertical como un helicóptero).

Muchos teslianos ven la última patente de Tesla una visión de los actuales drones con pasajero, que se han propuesto como aerotaxis. Como el Volocity de la empresa Volocopter de Dirk Hoke. El pasajero se sube al Volocity sin ningún tipo de control de la aeronave; un operador (el taxista en tierra) radiocontrola el dron. Ahora mismo recorre distancias muy cortas en aeródromos, siendo solo un juguete para entretenimiento, con un futuro comercial como aerotaxi muy dudoso.

En el campo de los drones, quienes más afirman haberse inspirado en Tesla son los que proponen drones que no tienen que tomar tierra para cargarse (lo hacen por inducción magnética en las líneas de cables de alta tensión): Keslsey D. Atherton, «Tech Inspired By Nikola Tesla Charges Drones In Mid-Air. Imagine flying robots that never had to land, ever,» Popular Science, 21 Oct 2016.

Tesla patentó 111 invenciones en EEUU y muchas más si contamos sus patentes en otros países (unas 278 en total). Hay que recordar que en los inicios de la tecnología eléctrica de corriente alterna, muchos inventos se dividían en partes que se patentaban de forma independiente (así dichas partes podían ser usadas por otros inventores, como Marconi, que combinaban las partes para diseñar nuevos inventos). Este número de patentes se puede comparar con las de Edison, el mago de Menlo Park, que ostenta el récord de patentes (gracias al equipo de inventores de su compañía); Edison patentó 1093 patentes en EEUU y muchos miles si contamos las de otros países. Las patentes de Tesla, el mago de la electricidad, siguen siendo fuente de inspiración de muchos inventores, pero su impacto real en el siglo XXI, el siglo de la energía eléctrica, será muy limitado.

Hay muchos estudios modernos que han tratado de reproducir los experimentos de Tesla, sobre todo para incorporarlos a museos de ciencia. Por ejemplo, Atamer Gezer, Mehmet Onur Gülbahçe, Derya Ahmet Kocabas, «Generalised Model of Multiphase Tesla’s Egg of Columbus and Practical Analysis of 3-Phase Design,» Electrica 18: 151-158 (03 Aug 2018), doi: https//doi.org/10.5152/iujeee.2018.1824; Vladan Vučković, «3D Modeling and Simulation of the Tesla’s Polyphase Generators and Motors,» [PDF]; Vladan Vučković, «Virtual Models of Tesla’s Patents,» 17th Telecommunications forum TELFOR 2009 Serbia, Belgrade, 24-26 November, 2009 [PDF].

Tras la charla, hubo un turno de preguntas (pero lo omite aquí por razones obvias). Con intervenciones de Mayte Pascual, que parecía tesliana, aunque me dijo que no lo era, y parecía degustar la hagiografía conspiranoica de la vida de Tesla, aunque me dijo que no le gustaban dichas conspiracioens. Fue un diálogo entre el público, Mayte y yo que todos disfrutamos. Me hubiera gustado que se hubiera grabado en vídeo, pero la organización decidió no hacerlo (ni siquiera para sus registros internos).



8 Comentarios

  1. Hola Francis
    Gracias por hacerte eco de la transferencia de energía sin contacto.
    Sólo destacar que en el ki va a tener eficiencias de más del 90% a potencia de diseño (2200w) y que la idea es introducirlo en las encimeras de inducción con poco impacto en coste y cuyo uso ya se ha generalizado ya que se comercializa más de 5 millones anuales en Europa

  2. Hola F.Villatoro:
    Fue un placer conocerte en persona,por fin,después de tantas y tantas horas oyéndote y siguiendo tu blog.
    Asistimos a una charla complicada que redirigiste muy bien,pues al principio todo parecía derivar hacia lo conspiranoico…brillaste de nuevo aplicando grandes dosis de locuocidad,conocimiento y entusiasmo.Nos fuiste acercando poco a poco a la Ciencia…Ciencia….Ciencia…un deleite.
    Muchísimas gracias F. Villatoro, por llenar nuestras horas de ilusión,profesionalidad y cercanía.

  3. Hola Francis. Siempre un placer leerte. Extraordinariamente claro y documentado. Una pena no estar en video, publicado libremente en YouTube para dar más difusión de tan brillante exposición, para que llegue a todo tipo de público, principalmente aquellos que han hecho del falso relato conspiranoico una razón de ser en sus vidas.

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