INNOVACIÓN POR ANALOGIA: II LA RUEDA AUTÓNOMA por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico de número

La invención de la rueda abrió amplias posibilidades para la construcción de dispositivos de un amplio espectro, desde el propio torno a los vehículos. La rueda se vio mejorada en primera instancia con la incorporación de una cinta metálica alrededor. Se sitúa en el ámbito celta esta mejora, en el primer siglo a.C. Los romanos utilizaron anillos de bronce como rodamiento, en forma cilíndrica  y revistiendo el interior de los elementos que giraban alrededor de un eje,  en forma de buje. En ese tiempo, constructores daneses probaron un sistema de cojinetes con rodillos de madera, que lograban hacer girar las ruedas con menor fricción. Hubo que esperar hasta el siglo XIX a que se generalizara el uso de metales en la fabricación de maquinaria. Fue en 1880 cuando se inventaron los neumáticos para las ruedas, que en 1959 se propusieron las primeras cubiertas sin cámara. Ya en 1958 Bacon creo fibras de alto rendimiento de carbono en el Centro de Union Carbide en Parma  y en 1980 Shindo en Japón empleó como materia prima el poliacrilonitrilo (PAN). Desde 1970 se venían proponiendo materias alternativas que introdujeron la fibra de carbono obtenida a partir del alquitrán de petróleo y que llegaban a contener hasta un 85% de carbono.

Ciertamente la incorporación del metal a la maquinaria fue decisivo en el avance de la producción de herramientas útiles. Hace unos 7000 los mesopotámicos descubrieron que algunas rocas contenían metales y hace 3000 lo extraían mediante el fundido. Al combinar cobre y estaño obtuvieron el bronce mas fuerte y consistente. Así se hizo la herramienta de precisión, el cincel  de bronce, que fue el que permitió la aparición de la rueda. Se podían mover mayores objetos a mayores distancias. Coincidió la rueda con la domesticación de caballos y bueyes. Fue la revolución social en el mundo antiguo, y los humanos podían salir de sus asentamientos. Gente que cultivaba, que creaba objetos, etc.  podía efectuar el transporte con facilidad. Innovaciones a partir de que cada uno hacia una cosa y el intercambio permitía disfrutar de mayores y mejores comodidades. Las lenguas europeas y asiáticas emergieron. El eje uso la rueda y modificó la historia. Los vehículos tirados por caballos se mantuvieron por más de 5000 años.

El siguiente paso requirió unas inundaciones devastadores y un predicador, baptista a comienzos del XVIII en G B, para que aparecieran nuevos inventos para transformar la vida diaria. Se escarbaron minas más profundas para satisfacer la demanda  de cobre carbón y estaño. El problema era el peligro del agua subterránea. Las bombas de mano solamente podían sacar el agua a un metro, por ello cuanto más escavaban el problema era mayor. Más hombres y más bombas. En cada mina trabajaban casi en exclusiva para frenar las inundaciones. Batalla perdida. A tal profundidad no era rentables. Algunas minas se cerraron, se derrumbaron y murieron. Muchas personas dependían del carbón. Necesitaban una máquina para extraer el agua. El héroe  dice ser Thomas Newcomen, predicador baptista que pregonaba el trabajo duro, pensaba que la fe resolvía el problema y no dejó la solución solo en manos de Dios. Inventó un motor que aprovechaba el vapor, nuevo tipo de energía. El vapor, ya había sido empleado a comienzos del XVII por Gerónimo de Ayanz y Beaumont, para idéntica finalidad, adelantándose casi en 200 años a la aportación inglesa, pero no se le reconoce tal hazaña, incluso las propias referencias españolas lo han ignorado demasiado tiempo. La universidad de Murcia ha dado cuenta fiel y fidedigna del logro, dejando constancia y reconociendo al más grande investigador que ha vivido en nuestra tierra y figura enterrado en la Catedral de Murcia. En otra parte hemos dejado constancia de la aportación de este ilustre e universal hijo adoptivo murciano.

Centrándonos en la aportación de Newcomen, una vara oscilante de  20 toneladas y 20 metros de, con cadenas en ambos extremos y la cadena de uno de los lados bajaba por la mina hasta una bomba de agua que había en la base y la otra iba conectada a un pistón que extraía el vapor de un contenedor con agua hirviendo y lo dirigía a un cilindro. El vapor se enfriaba y condensaba creando un vacío dentro del cilindro que empujaba el pistón hacia abajo y eso hacia subir el oro extremo de la vara y accionaba la bomba situada al final de la cadena. Sin embargo no funcionaba muy bien. El vapor se condensaba demasiado despacio y, en vista de ello, colocó una camisa alrededor del cilindro con agua fría para condensar el vapor antes. El destino aportó su granito de arena, porque  se quemó una junta del cilindro y se creó un vacio muy potente que destrozó la máquina, pero propició la idea que necesitaba: en la reconstrucción ahora incluyó una válvula que introducía el agua y aumentaba el vacio y la velocidad de la bomba. Se califica como el primer motor de vapor funcional de la historia.  Cierto, si no conociéramos las aportaciones de Gerónimo de Ayanz.

Las minas eran  vez mas profundas y requerían demasiado carbón para funcionar hasta el punto de que solo era practica una instalación cerca de una mina. Ahora se conjeturó con la existencia de máquinas cada vez mas grandes. Se precisaban motores mas pequeños y eficientes. Para superar el obstáculo se propuso quemar combustible que resultara fácil, pero un pistón que se ajustara al cilindro fue un reto. Si el pistón no encajaba perfectamente el motor perdía toda la fuerza. La construcción de unos cañones explosivos en Glasgow, en 1774, de la marina, enfrentaron el inconveniente de que los cañones no paraban de explotar y mataban a gente, que no debían, los propios usuarios. El molde de hierro del cañón provocaba que se atascaran las balas. John Wilkinson vio la solución: tenía que ser cilíndrico,  se precisaba una taladradora tirada por caballos. Éxito enorme. Destrozaron barcos franceses. Un escocés de la Universidad de Glasgow,  Watt, paseaba despejando la mente. Le habían encargado reparar el motor de Newcomen. Obsesionado por el cilindro y  en el enfriamiento mientras se condensaba el vapor aportó  el condensador. Si se abría una válvula creando un vacío, sacaría el vapor sin enfriarlo. Contrató al “loco del hierro de los cañones cilíndricos”. En lugar de un cilindro y un pistón para mover una vara, que movieran una rueda. Se podía emplear el carbón como combustible. Fue la revolución industrial. Mas potencia que los animales y humanos y aparecieron máquinas por todas partes. Transportaban mercancías entre las ciudades. Maquinas de vapor capaz de hacer girar ruedas.

El vapor presentaba desventajas, porque el motor era tan grande que solo se podía usar en ferrocarriles. Los caballos seguían siendo el tiro preferido y cómodo para el desplazamiento. Una mujer salió a visitar a su madre y Karl Benz tuvo la idea de incorporar un motor nuevo, mucho mas pequeño. En lugar de carbón para quemar y empujar el cilindro, el motor de combustión interna provocaba la combustión el petróleo en el cilindro. Los problemas comenzaron a ser de otro género, porque para que fuera un medio de transporta, necesitaba talleres y gasolineras. Durante dos años no vendió ningún vehículo. Se arruinó y cayó en una profunda depresión. El marketing no se le daba bien. Una persona colaboradora suya vio la potencialidad en el Motorwagen, la mujer de Karl,  Berta. En agosto de 1888, Berta levanto a sus dos hijos y alejó el coche para no despertar a Benz. Recorrió una distancia de 105 km para visitar a sus padres y sin carreteras asfaltadas. Y sin seguridad de que el coche sin probar llegara. Salió de la ciudad y recorrió largas distancias. Berta hizo el viaje sin mapas ni señales, ni carreteras de asfalto, solo caminos de tierra. Era muy probable que fracasara, pero Berta se enfrentó a un reto mayor: tenia que parar para añadir un  disolvente tipo petróleo, vendido en las farmacias y el motor se recalentaba y lo enfriaba con agua de las acequias. El vehículo tenía solo dos marchas y al llegar a una colina empujaban ella y sus hijos. La cuesta abajo, resultaba aterradora, no se podía frenar en el último momento. Controlar la velocidad era esencial. Solo tres ruedas, de forma que si girabas con fuerza, volcaba. El freno incorporaba cuero: las primeras zapatas del mundo. Cuando un conducto se bloqueaba, se  procedía a desatascarlo con una aguja. El deficiente filtrado del combustible, con frecuencia provocaba obstrucciones. Había que ir provisto de agujas, grande y pequeña, para proceder a desatascarlo. Al final, Berta llegó a casa de sus padres. El Motorwagen cubrió el primer viaje de largo: 105 km 12 horas. Un coche de caballos no valía ya para grandes distancias. Berta Benz  dio la imagen de una mujer viajando a larga distancias. El automóvil  Benz fue un paso enorme en la industria del automóvil. Creyó en el invento de su marido. Fue la primera maniobra publicitaria de la historia. El coche de novedoso pasó a ser deseado, todo el mundo lo quería.

 

Aparecieron numerosas marcas y todos los ricos querían tenerlo. No todos los fabricantes estuvieron de acuerdo con el motor de combustión interna. Otros eran partidarios de la electricidad. 40 km por hora era mas que los coches de caballos. Las baterías era un problema La autonomía muy limitaba. Edison se propuso que los coches eléctricos fueran viables para grandes distancias. 1901 inventó la batería de Ni Fe que permitió recorrer hasta 160 km.  Costaba 500 dólares, hoy equivalente a unos 10.000 Incapaz de encontrar solución, acabó desechando su idea. Tendrían que esperar otros 100 años mas. A principios del XX, el motor de combustión interna, estaba a punto de cambiar el mundo. Nueva York  era la ciudad que mas crecía en el mundo. En el cambio de siglo pasó de 63000  a 3,5 millones en menos de 10 años. Ninguna otra ciudad fue tan deprisa. Se transformó exponencialmente con la cantidad de caballos que incorporó en sus calles. A finales de 1890 habían unos 200.000 caballos, que transportaban a mas de un millón de personas y miles de toneladas de productos,  pero la orina y los excrementos había que quitarlos. La limpieza resultó ser un problema fenomenal, pues las moscas causaban 20.000 muertes por año. El problema era similar en todas las ciudades industriales.

Henry Ford observó el mundo en el que los ricos solamente automóviles. Habían millones de personas que deseaban otra cosa y no caballos. Henry Ford se crió en una granja y trabajó para Edison. Con su primera paga se compró un reloj, enamorado de la maquinaria. Le pareció muy sencillo. Pensó en fabricar relojes mas baratos pero masivamente. El padre cayó enfermo y tuvo que volver a su casa. Fabricó su motor en el fregadero. Construyó un coche en el taller y no podía sacar el coche porque la puerta era estrecha y tuvo que tirarla. Su cuadriciclo le costó cuatro años. Dos cilindros, consumiendo etanol, que alcanzaba 32 km por hora. Juguete caro pero se interesaron los inversores. Fabricar coches baratos que la gente pudiera permitirse tenerlos era el objetivo. Había que simplificar el motor lo máximo posible. El modelo T lo que no se ve  es que se soslayó: no hay bomba de agua, el agua caliente empuja a la fría; el gas baja por gravedad. Sin bombas, tanto la de combustible como la de agua, todo por gravedad. FORD producía en masa, apostó por vender muchos coches. En 1909 el T costaba 825 dólares (hoy equivalente a unos 18.000) quería llegar a un mercado amplio. Agilizar la producción y reducir el precio a la mitad. Se necesitaba mucho tiempo para producirlo. La solución la encontró en un matadero. Un empleado le condujo a ello. Poco después de fabricar el T visitó una planta matadero y vio que cada persona tenía una misión muy concreta. Adaptó el proceso para fabricar coches y logro rapidez. Redujo 250 dólares el precio de los coches. Instaló cintas transportadoras y rebajo otros 50 dólares mas. En el momento álgido produjo hasta 150 coches por hora, a menos de un tercio del precio original. Un Cadillac costaba 4000$.  Ya no era cosa de ricos. Henry Ford fabricó hasta 16.000.000 de unidades de este modelo. Supuso una revolución en Manhattan, pues en 1912 las calles se vaciaron de caballos y se llenaron de coches Todo cambió, de forma impensable. Ahora, a diferencia de 1900, todo el mundo podía tener coche. Nuestras necesidades cambiaron radicalmente: calles,  garajes, aparcamiento…, cambiaron las ciudades. El coche ha revolucionado prácticamente todos los aspectos de nuestras vidas  Ha remodelado nuestro mundo.

El motor de combustión ha provocado, paralelamente una crisis medioambiental. 5100 MILLONES DE TM DE CO2 A LA ATMÓSFERA exigen un nuevo paso: el coche eléctrico pero aunque las baterías hayan mejorado, todavía hay problemas. Las baterías de iones de litio tienen 500 km de autonomía. No compiten con las gasolineras. Dos cosas evidentes:. 5100 millones de tm de CO2 han propiciado que muchas personas piensen en los eléctricos. Las baterías todavía tienen problemas. Las de litio tardan horas en cargarse. E ir a las gasolineras es muy fácil y rápido.

La respuesta pueda estar en el interior de un lapicero. El grafito con estructura en forma de panel, se encuentra en los lapiceros, estratificada y entre cada capa de carbón apilada hay una nube de electrones que genera una carga estática que provoca  que se pegue al papel cuando se deja sobre él, al escribir. El grafito conduce si está dispuesto en una capa como el grafeno. Capacidad de conducir la electricidad y superficie alta: vale para el almacenamiento energético. Un trozo de celo y grafito pirolítico bastaron para construir una monocapa de grafito. Empleando un laser (reproductor de DVD) se logra convertir grafito en grafeno. El grafeno es fuerte y puede formar parte de la carrocería y permite que se cargue de electricidad, dadas sus propiedades. Al final, tras su ciclo de empleo, se convierte en abono y es respetuoso con el medio ambiente. El grafeno será la carga del automóvil. Los coches eléctricos apuestan por el grafeno.

Pero las cosas no finalizan aquí, porque no todos las cuestiones están resueltas. En esa espiral de mejoras en la dirección de mayor progreso, las innovaciones logradas derivan de una hipótesis de partida: el control de la herramienta por el humano. Pero ha irrumpido la IA en nuestras vidas, cambiando sustancialmente el punto de vista, que ahora se puede pensar que el control pasa del humano a una máquina. Cuando el coche  lo conduce un ordenador, el humano no acciona el volante ni los pedales, ni la interface. La gente se podrá sentar como quiera en los vehículos. Los de reparto circularán sin humanos. El vehículo será autónomo. El coche es la culminación de un proceso de viaje que comenzó hace millones de años.

Ahora, con la perspectiva del tiempo pasado, podemos valorar las innovaciones que han venido de la mano del automóvil y las analogías que han sido precisas. A las innovaciones derivadas de la rueda, los relojes fomentaron los mecanismos, una visita a un matadero permitió idear la cadena de producción industrial de vehículos que permitió popularizar su propiedad, socializando se disfrute. La capacidad de desplazamiento, osada por Berta Benz, permitió superar al caballo como alternativa. La crisis higienista de excrementos en Nueva York permitió sustituir con ventaja el coche de caballos por el de combustión interna. Pero no olvidemos que las minas del siglo XVII permitieron desarrollar la máquina de vapor. Las ruedas derivaron del cincel aplicado al torno, lo que mejoró el  patinete que usaban los trineos para el desplazamiento. Hoy hemos llegado a aspectos de palabras mayores, por cuanto es el control del desplazamiento el que busca alternativas al humano. Las analogías se apilan, aportando la inspiración que la creatividad sabe cultivar. El premio es el progreso. No hay que ocultar que en ello hay que ser prudentes y ser capaces de considerar todos los elementos variables y constantes que deben ser tenidas en cuenta. La Naturaleza, de la que no somos dueños, ni tenemos ninguna prevalencia sobre nada que tenga vida, exige una vigilancia constante y decidida para mantener intactos todos los procesos y sistemas que contribuyen al mantenimiento de la vida en el planeta. Esa es la más excelsa de las analogías, la que nos exige mantener los procesos y sistemas que contribuyen al mantenimiento de la vida. Lo hace la Naturaleza, ¿Por qué íbamos a dejarlo de hacer nosotros?