viernes, 7 de septiembre de 2012

Dionysius Lardner y su error genial.


El 12 de septiembre de 1807, el " Clermont "  iniciaba su recorrido entre Nueva York y Albani por el rio Hudson y marcaba el nacimiento de la navegación a vapor.  La noticia del barco sin velas ni remos se extendió rápidamente y se desato una fiebre por los barcos de vapor. En los siguientes años los barcos de vapor comenzaron a cruzar los ríos y mares. El Marjorie unió Londres y París en 1813 y el "Real Fernando"  unió Sevilla y Cadiz en 1817.

Al mismo tiempo que se desarrollaba la tecnologia de vapor, surgió el debate sobre las posibilidades y limites que presentaba esta nueva tecnologia. Por un lado estaban los entusiastas de esta tecnologia del vapor, que auguraban un inmenso futuro al vapor convencidos de que los barcos de vapor dominarían los océanos y permitirían viajar entre continentes de manera mucho mas rápida y segura.
Pero también había críticos que veían en esta tecnologia graves problemas y limitaciones que haría inviable su desarrollo: los nuevos barcos eran mucho mas caros, la maquinaria era compleja y sufría gran cantidad de averías. El riego de incendio o explosión era evidente. Los barcos eran difíciles de maniobrar y no podrían hacer frente a las tormentas. El precio y el agotamiento del carbón era tambien un punto a tener en cuenta  y por supuesto, no faltaron los moralistas que advertían que las calderas de vapor eran un invento del diablo, que velocidad es moralmente reprobable y que estas modernidades iban a acarrear todo tipo de desgracias y desastres.

Entre todos los críticos quiero destacar Dionysius Lardner. Lardner no era un ignorante ni un fanático que huyera aterrado de estos inventos gritando "brujeria brujeria".  Fue un gran científico, economista, astrónomo y filosofo. Tenia amplios conocimientos en la ciencia e ingeniería de la época, no en vano fue el editor de la enciclopedia 133 volúmenes Cabinet Cyclopedia. Estaba al día en el "estado de la técnica" del vapor.
Lardner opinaba que los barcos de vapor eran prácticamente una curiosidad o un divertimento, que podrían hacer pequeños viajes de corta distancia, pero que no podrían sustituir a los grandes veleros en sus largos viajes transoceanicos. Su postura no se basaba en prejuicios o miedos irracionales, si no en un análisis objetivo y riguroso del problema. Lardner se dio cuenta de que  la autonomía de los barcos de vapor estaba limitada por la cantidad de carbón que transportase. En principio se puede aumentar la autonomía del barco aumentando la cantidad carbón,  pero el aumento de la autonomía se ve limitado por por la ley de los incrementos decrecientes. La energía que proporciona un kg de carbón es siempre la misma... pero cada vez es necesario consumir mas energía para transportar el carbón hasta el lugar donde se consumirá. Por lo que llega un punto en el que gastas mas energía transportando el carbón que la que obtienes al consumirlo. Por lo que no es posible aumentar la autonomía del barco acumulando mas carbón en las bodegas.

Lardner hizo sus cálculos, determinó que la autonomía máxima de un barco de vapor que usara carbón como combustible era de 3500km, por lo que no era posible que un barco de vapor cruzase los 5000km del atlántico.  El argumento empleado por Lardner era solido e incuestionable. Sus cálculos estaban basados en el consumo real de las maquinas de vapor que ofrecía pocas incertidumbres.  Por lo que Lardner estaba completamente convencido de que los transatlánticos de vapor eran absolutamente inviables. Tanto que llego a afirmar:

"Tanto podrían los hombres esperar andar sobre la luna como cruzar el Atlántico en uno de esos barcos de vapor"

Dos años después de pronunciar esta frase, el 22 de abril del 1838,  dos barcos llegaban a Nueva York procedentes de Cork(Irlanda). El SS Great Western y el  SS Sirius  el prefijo SS, se refiere a steam ship.

¿Como habían logrado estos barcos hacer lo que era físicamente imposible? Si analizamos la especificaciones de los dos barcos que llegaron tendremos la respuesta.
El SS Sirius era mas pequeño apenas 703Tn  y cargaba 460Tn de carbón, su autonomía resultó ser tan ajustada para cruzar en Atlántico que el ultimo día, la tripulación se vio obligada a quemar los muebles y el suelo de puente para alimentar la caldera.
El SS Great Western  pesaba casi el doble, 1340tn, cargaba 850tn de carbón de las que solo consumió 650tn en su travesía transatlántica.

Dionysius Lardner, había considerado que el consumo de carbón aumentaba linealmente con la capacidad del barco. Pero la capacidad del barco depende el cubo del tamaño, mientra que la resistencia que ejerce el agua depende del cuadrado del tamaño.  Por lo tanto, al aumentar el tamaño del barco, la capacidad crece mas rápidamente que la resistencia. O dicho de otra forma, el consumo especifico de energía disminuye con el tamaño del barco, con el consiguiente aumento en la autonomía. Por eso aunque el SS Sirius llego muy justo, el SS Great Western al ser mas grande, consiguió cubrir esta distancia holgadamente.

Lardenr tenia razón en que los pequeños barcos de vapor, son incapaces de cruzar el atlantico, pero extrapoló incorrectamente esta conclusion a todos los barcos.

A los tontos les gusta reírse de los listos:
Resulta fácil y divertido ridiculizar el error de Dionysius Lardner. Existen infinidad de artículos donde se recopilan las predicciones científicas erróneas, para regodearse en la siguiente pueril conclusión: "jo jo jo que tontos eran los antiguos... y que listos somos ahora."

A los magufos les encantan estas predicciones erróneas y las toman como la prueba definitiva e indiscutible de que cualquier chorrada que se les pase por la cabeza, es la verdad absoluta. "La ciencia oficial dice que mi motor de biomagnetismo cuántico es imposible... pero también se reían del avión de los hermanos Wright" suelen ser el argumento preferido a la hora de defender el móvil perpetuo de turno.

Pese a estar equivocado, el razonamiento de Lander es brillante y demuestra tener unos conocimiento y una capacidad analítica a la que nunca podrán siquiera aproximarse los magufos y los simples que se rien de él.

Barcos, aviones y cohetes:
Un siglo mas tarde se volvió a repetir la historia con los aviones. Aumentando el tamaño se consiguió que los avione aumentaran su autonomía y capacidad hasta popularizar los vuelos.

En la mente colectiva de la sociedad se instaló la idea, de que el paso del tiempo y el avance tecnologico puede popularizar cualquier tecnologia. Por eso cuando el 1969 Neil Armstrong llego a la luna, todo el mundo dio por hecho que en unas pocas décadas los vuelos interplanetarios estarian al alcance de cualquiera.

Pero esto no ha ocurrido. Las tres decadas y media que separan el Viking I del Curiosity, no han conseguido reducir los costes. Las especificaciones de ambas misiones son muy similares, el tamaño de los lanzadores, la carga util, etc. son casi los mismos. No ha tenido lugar ese esperado avance.

Para entender porque los cohetes no han seguido los pasos de los barcos y aviones, hay que ver la relación entre el tamaño de la nave y  su consumo de especifico de energía.(consumo de energía por cada unidad de carga útil transportada) Para los barcos y aviones el consumo especifico de energía depende del tamaño... pero para los cohetes se mantiene constante (y enorme). Por eso siempre se necesitará un enorme cohete para vencer la gravedad terrestre.

El error de Dionysius Lardner fue suponer que el consumo especifico de energía de los barcos era independiente de su tamaño. Mientras que el error de los defensores de los viajes espaciales baratos y populares, fue extrapolar directamente la evolución de las otras tecnologias sin entender las causas por las que habían evolucionado así.
Lander se equivoco en su analisis... pero los otros simplemente no hicieron ningun analisis.

¿Por que se equivoco Dionysius Lardner?

Pero hay algo que me llama la atención de toda esa historia.
El ingeniero que diseño el SS Great Western, Isambard Brunel, no lo hizo a ciegas ni a lo loco. No llenó un barco de carbón y consigo atravesar el atlántico por casualidad. Era consciente del problema de la autonomía de carbón y si decidió diseñar un barco grande,  fue porque conocía como variaba la resistencia del agua y el consumo especifico de carbón con el tamaño del barco.
No era un conocimiento secreto que solo supiera Brunel, era algo conocido por la gente ilustrada de la época. Y Dionysius Lardner que conocía y debatía sobre los barcos de vapor, sin duda debería estar al tanto de esto.
¿Como es posible que supiera eso y aun asi se siguiera equivocando en sus calculos?
No puedo saber que le pasaba por la cabeza a Lardner... pero puedo especular.
El argumento de la autonomia del carbón.  Parece muy robusto y definitivo,  permitiría que todos los demas argumentos a favor o en contra del vapor, carezcan de sentido. Es una "bala de plata" que permitiría dar por concluido este debate. Ademas este argumento era una aplicacion practica de la ley de incrementos decrecientes de la que Lardner era una aferrimo defensor.

Seducido por un argumento tan poderoso, definitivo y que encajaba tan bien con sus ideas, no es de extrañar que Lardner no quisiera darse cuenta de no era extrapolable a todos los barcos.

Paralelismos con la TRE
Seguramente te hayas dado cuenta de que existe un paralelismo interesante entre esta historia y la Tasa de retorno energetica o TRE de las energias renovables.

La TRE tambien es un argumento muy poderoso y definitivo. Una TRE menor que 1,(o muy baja), demostraría la inviabilidad de las energías renovables.
En mi opinión, muchos críticos de las energías renovables cometen el mismo error de Lardner y consideran que un argumento es correcto, simplemente porque seria definitivo.

4 comentarios:

AMT dijo...

Bonita historia e interesante reflexión, felicidades. Corrige el último párrafo porque tal cual sale es casi ilegible.

Apuntas una dirección concreta: ofuscación con el concepto de la TRE para las renovables porque es la bala de plata. Podría ser. Yo, sin embargo, tengo para mi que es posiblemente la causa real de que el fabuloso despegue de las renovables no llegue. La experiencia demuestra que cuando una tecnología proporciona mucha pasta es integrada rápidamente en el sistema, cosa que no está pasando. Eso no demuestra la imposibilidad, pero es un indicio razonable.

Y no olvidemos que sin combustibles fósiles la TRE de las renovables cae en picado. Resulta poco verosímil pensar en una sociedad electrificada capaz de erigir aerogeneradores de 80 metros de mástil. No digo uno, sino a escala masiva. Con la tecnología actual, claro está: de nuevo aquí viene la fe en el progreso tecnológico y la extrapolación de los éxitos del pasado. Tu ejemplo de los cohetes espaciales, vamos.

Salu2.

Rober2D2 dijo...

No estoy muy de acuerdo, AMT. Cuando una tecnología es nueva, siempre es cara y se requiere mucho tiempo si esa tecnología ha de sustituir a otras tan probdas y consolidadas como la energía térmica o hidroeléctrica. Sin embargo, un apoyo publico decidido, puede ayudar y mucho a acelerar esa implantación. En España, cuando se tomaron medidas políticas adecuadas, la energía eólica se implantó de forma muy rápida. Hablando de futuro y en el caso concreto de España hay varias cosas que el gobierno puede hacer para favorecer a las nuevas renovables.

a) Cambiar el sistema de mercado eléctrico mayorista, que actualmente favorece a las fuentes gestionables (Gas, carbón, hidroeléctrica, biomasa) frente a las no gestionables (eólica y solar). Un sistema que permitiese fijar precios a largo plazo en lugar de realizar una subasta horaria, favorecería mucho a la eólica y la solar.

b) Eliminar completamente las ayudas al carbón o el ciclo combinado (Ayudas a la minería, prospección, dinero que se les paga por estar en la reserva, regalos en forma de derechos de emisión, etc)

c) Primas para las tecnologías nuevas. Sinceramente, creo que con los puntos a y b hay de sobra para la eólica, pero es probable que la solar todavía necesite ayudas en forma de primas durante un tiempo.

Ciertamente, el bajo precio del gas hace la competencia muy complicada, pero sinceramente, prefiero no esperar a que haya una crisis del gas como la que hubo con el petroleo en 1973. Hay que actuar antes.

AMT dijo...

Precio y TRE, aunque correlacionados, no son idénticos, sobre todo cuando una tecnología comienza. Tampoco se puede decir, después de 40 años de desarrollos, que la fotovoltaica y la eólica sean sistemas recién llegados: tienen desarrollo.

Toda la especulación sobre más generación eléctrica renovable me parece un tanto inane. Primero, porque la electricidad representa sólo el 21% de todo nuestro consumo de energía final, sin grandes visos de cambiar esta propoción. Y segundo, porque en España la potencia instalada es ya excesiva, 108 Gw para cubrir una punta que cae con los años y que se sitúa en los 42 Gw. He ahí el problema del estancamiento actual: que no hay suficiente negocio para todos.

Yo no me preocuparía demasiado por una crisis del gas, cuando tenemos una de los carburantes en ciernes.

Salu2.

Anónimo dijo...

Hablar del precio como de un factor limitante, es tan absurdo como pretender que "el dinero ni se crea ni se destruye".

Los unicos factores limitantes son los naturales, y no limitan tanto como pudiera parecer.

internete
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PD: Cualquier traduccion de un calculo basado solo en disponibilidad de recursos, a economia de dinero puro y duro, termina siempre igual: Ganan los hijosdeputa que pintan el dinero y todos a tragar.

Es decir, que las leyes de la naturaleza no importan lo mas minimo, porque lo que es posible, solo lo es, si tiene la bendicion del Papa Santo de Roma.

Vamos, como en el juego del Monopoly.

Este ha sido, es (y seguirá siendo un rato mas todavía), el sino de nuestro extraño tiempo.

(Creo, no obstante, que el Papa Santo de Roma, está haciendo un curso intensivo de Fisica Basica Elemental,
por lo que pueda pasar...)