El correcto experimento fallido de Aidan Dwyer

Aidan Dwyer

Dentro del mundo de la ciencia existe una tribu que podemos llamar “aficionados al poder”. El miembro típico destila amor a la ciencia y la convierte en su hobby, científico de vocación, que no de profesión. Los astrónomos aficionados, que apuntan sus telescopios al cielo nocturno por pura ilusión, han hecho muchos descubrimientos relativos a cometas, lluvias de meteoritos o estudio de supernovas, por nombrar algunos. Casi cada rama de la ciencia tiene sus aficionados, especie de tropas auxiliares que a veces llegan donde los legionarios no pueden.

No se dejen engañar por el epíteto de “aficionados”. Ello no significa que sean unos pringadillos que no tienen ni idea. Por el contrario, algunos son unos verdaderos expertos en su campo. El término aficionado significa, sencillamente, que no son profesionales contratados, que no viven de ello. Si echamos un vistazo a la física de los siglos XVIII y XIX, nos sorprendería la cantidad de científicos “aficionados” cuyos nombres ahora veneramos.

El ejemplo de la película Deep Impact, en el que un estudiante de secundaria descubre el gran peñasco asesino en el cielo, no está tan lejos de la realidad. En ocasiones, se guardan los descubrimientos para sí, y crean máquinas del tiempo o cybogs femeninas con el cuerpo de Angelina Jolie. Y al final, acaban siendo reconocidos y fichados por universidades de prestigio.

Hace unos días tuvimos un ejemplo de ello. No, nada de cyborgs, lo siento. Un estudiante de trece años descubrió una forma más eficaz de orientar los paneles solares, dentro de un concurso organizado por el Museo Americano de Historia Natural. Por desgracia, el experimento resultó rana.  Pero no importa, porque aquí lo reciclamos todo.  Aprovecharemos para aprender algo de electricidad y método científico.

Les voy a hacer el resumen. Aidan Dwyer, estudiante de séptimo curso, ganó el Concurso para Jóvenes Naturalistas organizado por el Museo Americano de Historia Natural (he aquí el artículo original en inglés). El chaval notó que las hojas de los árboles siguen un patrón curioso, organizándose según la llamada secuencia de Fibonacci.  A continuación, se preguntó por qué ocurría tan curioso fenómeno. ¿Acaso esa disposición optimizaba la cantidad de luz solar que captaban los árboles? Y si era así, ¿podría comprobarlo experimentalmente?

Ni corto ni perezoso, Aidan construyó un “árbol” de prueba, con tubos de PVC, y pequeños paneles solares haciendo el papel de hojas. Para comparar, hizo un segundo panel solar, en el que los elementos de captación formando un ángulo de 45º con la horizontal, bastante similar a la disposición de los grandes “huertos solares.” Para comprobar la efectividad de ambos dispositivos, los apuntó en dirección sur y midió la tensión de salida con un voltímetro.

Los resultados arrojaron una victoria para el “árbol de Fibonacci,” que produjo un 20% más de electricidad que el estándar; en Diciembre, esa cifra llegó a un 50%. La explicación que postuló fue sencilla: la ordenación de ramas en los árboles, siguiendo la secuencia de Fibonacci, maximizaba la cantidad de luz que llegaba a las hojas a lo largo del día, reduciendo la sombra que se hacen unas a otras. En consecuencia, una cadena de paneles solares orientados de la misma forma deberían comportarse de la misma forma.

Toca ahora la crítica.

El primer problema yace en el lugar y tiempo del experimento. En las latitudes de Nueva York, similares a las españolas, el sol está bastante bajo en el horizonte durante el otoño. Eso significa que un panel solar orientado a 45º respecto a la horizontal captará bastante poca energía del sol. En ese sentido, una disposición de captadores a ángulos diversos puede resultar más eficaz, sencillamente porque forman ángulos diferentes, y si uno de ellos está a la sombra, otro puede estar apuntando directamente al sol. No creo que sea casualidad que en Diciembre, con el sol a una altura mínima del horizonte, el “panel solar de Fibonacci” alcance sus mejores resultados. Serían necesarios más experimentos, en otros momentos y latitudes, para poder sacar conclusiones válidas. Aun así, la idea es interesante y merece ser explorada con más detenimiento.

Pero el error principal de Aiden fue el de medir la cantidad equivocada.

Aquí me permitirán que haga un análogo hidráulico, que resulta muy útil a los profes de física. Si suponemos que una corriente eléctrica continua es como un curso de agua, la intensidad I (medida en amperios) sería análoga al caudal de agua, es decir, la cantidad de litros que fluyen por segundo. La tensión o voltaje V (en voltios) equivaldría a la caída de una cascada o un salto de agua.

Bien, pues resulta que el chico midió lo que se llama tensión en circuito abierto.  Tomó un voltímetro y midió la “caída del agua” V. El problema es que la potencia obtenida es igual a P=I*V.  La disposición de Fibonacci puede que de un mayor valor de V, pero la energía obtenida es proporcional a I, que a su vez depende de la intensidad de la luz que llega a la placa solar. Tampoco sabía que la tensión V de un panel solar es prácticamente constante e independiente de I, y está escogida de forma que la potencia generada sea máxima.

Se trata del típico fallo de medir la cantidad equivocada. Pero no abucheen al chaval.  Al contrario, hay que quitarse el sombrero ante su ingenio: observó la naturaleza a su alrededor, se hizo preguntas, intentó resolverlas mediante la literatura, y no contento con eso diseñó un experimento para salir de dudas. Que haya cometido un error experimental le resta mérito, pero no mucho. No será la última vez que suceda, incluso a grupos investigadores con presupuestos millonarios. El Museo que le concedió el premio, al saber del fallo, dictaminó no obstante que era merecedor del premio (aquí está la nota de prensa).

En mi modesta opinión, la decisión es correcta. Si hay que darle algún tirón de orejas, sería a los medios de comunicación y a su copypasteo indiscriminado. La noticia de un adolescente que, con su ingenio, vence a los ingenieros profesionales, es ciertamente atractiva para un reportero. Añádase el nombre del Museo Americano de Historia Natural, las palabras mágicas “secuencia de Fibonacci” y la habitual sequía informativa de Agosto, y ya tenemos un jugoso titular.

La noticia se diseminó prontamente por webs del calibre de Popular Science, Gizmodo o Slashdot, a la que siguió los comentarios de refutación (por ejemplo, este). En España, el diario ABC entró al trapo con dos artículos (uno y dos) en los que ponen a Aiden por las nubes, como poco menos que un segundo Edison. Si han publicado una rectificación, será en un rincón tan pequeño que no he podido encontrarlo.  Otros diarios de tirada nacional no incluyeron la noticia, aunque dudo que sea porque detectaron el error.

Dicen que errar es de sabios. El experimento del colector solar de Fibonacci nos demuestra que Aidan Dwyer es un sabio en potencia, y estoy seguro de que llegará lejos.  Cualidades no le faltan: dotes de observación, espíritu incrédulo, inconformismo, iniciativa.  Y una desbordante ilusión adolescente que espero nunca pierda.  Como él mismo nos dice al final de su artículo: “La mejor parte de lo que he aprendido es que, incluso en el día más oscuro del invierno, ¡la naturaleza sigue intentando contarnos sus secretos!”  Sobresaliente.

31 Comentarios

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DiegoDiego

Tienes una pequeña errata en la url de la nota de prensa: cambia la direccion http://amnh.com por http://amnh.org. El primero es un dominio creado sólo para captar click de la gente que se confunde.

Por otro lado: ¡Buen artículo!

AbraxasAbraxas

El dicho es: “Errar es humano, rectificar es de sabios”.

Por cierto, lo de la ordenación de las hojas siguiendo la secuencia de Fibonacci (en realidad, dividiendo por la sección áurea) para maximizar la luz captada, es algo que a mi me contaron en el instituto en una especie de taller de matemáticas. Venía un tipo de la universidad y nos explicaba curiosidades sobre los números (en concreto, sobre la proporción áurea). Cuando vi la noticia del chico este lo que me vino a la cabeza fue: “pues vaya novedad”.

No le quita mérito, por supuesto; pero nos pretenden vender como nuevo un resultado que se conoce desde hace mucho tiempo.

luchozluchoz

Tuvo una idea genial, es una lástima que haya medido tensión en vez de potencia, pero la idea sigue siendo genial

MiguelMiguel

Está claro que la materia gris es lo que más color aporta a nuestra especie.

Tesla worshipperTesla worshipper

¿¿¿”… poco menos que un segundo Edison”???

¿Se supone que comparar al muchacho con ese miserable mafioso sin escrúpulos (Por muy genial científico que fuese) es halagador? A mí me parece más bien insultante.

Gonzalo

Hay muchísimas personas que cometen el mismo error de medir voltaje en lugar de potencia, y dicen que inventaron una máquina que “genera energía” (busquen en youtube “overunity”, “free energy”, “bedini”), así que no deberían culparlo.

En este caso, creo que el problema fue haber usado más celdas (en el experimento plano usó 10 y en el otro casi 20) lo que trajo un aumento del voltaje (las céldas solares son similares a los diodos, tienen un voltaje casi constante)

TheTouristTheTourist

Excelente!!
Igual, siempre detrás de un niño hay un adulto que lo ayuda o por lo menos le da la inspiración y la instrucción. No creo que el niño hiciera todo solo.

Lo segundo es, que errar el propio de la ciencia, a menudo es mas valioso el trabajo de los que erran que los que aciertan.

TheTouristTheTourist

“Lo segundo es, que errar es propio de la ciencia” (rectificando)

eyelockeyelock

Y ya si nos ponemos tiquismiquis con el pobre TheTourist…
“Lo segundo es que errar es propio de la ciencia, a menudo es más valioso el trabajo de los que yerran que de los que aciertan”

Comentario con el que estoy muy de acuerdo, por otra parte.

TheTouristTheTourist

😛
No tenia idea y creo que nunca he leído la palabra “yerran”
Aprendí algo nuevo… es lo bonito de equivocarse.

eyelockeyelock

A mí, por ejemplo, no me parece un error que la prensa lo publicase. No podemos pretender que un periodista se dé cuenta de que el experimento está equivocado, cuando ni siquiera los que le dieron el premio se dieron cuenta en un principio.

Me parece excesivo el tirón de orejas, no se podrían publicar periódicos si hay que llegar a ese nivel de comprobación.

Sí me parece bien que este tipo de noticias se publiquen, a todos nos ha encantado el chaval, incluso igual a dos o tres se les ha ocurrido un experimento, animados por sus resultados.

julianjulian

Pero el problema es que el error lo descubrio el propio museo natural de historia que otorgo el premio, y asi lo hizo saber, pero los medios no hicieron eco de la rectificacion… Por el puro hecho de ser sensacionalistas.

Jeibros

Enhorabuena al chaval. Estoy particularmente de acuerdo con la defensa del científico aficionado. Suelo criticar un poco a los investigadores, ya que creo que el que no se apasiona o invierte parte de su tiempo libre en investigar y trastear, realmente no tiene alma de científico. Ahora, en tiempos donde hacer esta carrera no es tan fácil, es un consuelo que haya recursos a tu alcance para practicar tus experimentos por tu cuenta.

OrlandoOrlando

Hay que potenciar a los científicos aficionados por la misma razón por la que no podríamos tener deportistas de élite si no fomentáramos el deporte de base.

Joaquin zulategui

Si esto es capaz de hacerlo in periodista de ciencia, que no serán capaces de hacer los periodistas deportivos? El chico impecable y audaz, el Museo sorprendido.

Antonio LunaAntonio Luna

Tal como muchos lo dicen, enhorabuena por él. Sin embargo, más allá de medir el parámetro correcto, hay muchas cosas más por considerar. Desde mi punto de vista considero que los páneles son generalmente estáticos (sin orientación) por algunos motivos. 1) el costo extra de agregar un mecanismo de orientación, 2) el mantenimiento que éste al ser un sistema mecánico expuesto directamente a las condiciones ambientales y 3) el consumo energético del sistema de orientación.

Si bien un estudio para demostrar la mejor orientación es inutil para mi (y lo digo con el temor a equivocarme) ya que la posición óptima por deducción es la cual en las celdas son perpendiculares a los rayos solares; un estudio donde se maximice la energía neta obtenida mediante la optimización y simplificación del sistema de orientación (considerando incluso costos de mantenimiento) sería la mejor opción.

Por otro lado, y por experiencia personal, debo decir que medir la diferencia de potencial generada por la celda (voltaje) no es tampoco un experimento incorrecto. Si bien la relación de potencia generada contra voltaje a circuito abierto dista mucho de ser lineal, la relación sigue siendo directa. Cuanto más voltaje se pueda medir a circuito abierto más potencia se le puede obtener de la celda.

Finalmente, consideren que medir la potencia en un rango de diversas intensidades solares no es algo sencillo, al menos para una celda solar. Para extraer la mayor potencia posible en cada momento es necesario regular la carga en función de la intensidad solar.

Saludos!

chuchus

Si a ese arbolillo solar de fibonacci, le ponemos pequeños aerogeneradores (tipo molinillos pequeños de viento) se obtendría más energía, imagínalo, un árbol solar con placas y molinillos que aprovechen la energía del viento. No estaría mal. Ale a construirlo jeje

BernardoBernardo

Como prueba de concepto no está mal, pero ya puestos a imitar a los árboles, construye pequeños paneles translúcidos y ligeros, y engánchalos a pequeños tallos flexibles que se muevan con el viento.

Harvy Vanegas

Siendo o no un fracaso a mi opinion diria que no muchos aficionados o no tan aficionados estan dispuestos a hacer algo asi o almenos a intentarlo, me parece que los fracasos del pasado seran los logros del futuro mas no importa digo, quien lo haga si no como lo haga y porque. Apenas es un niño esto aun recien comienza y tiene una larga vida por delante y la oportunidad de perfeccionarce asi mismo y lo que este detras de él.

PretorianPretorian

Yo estoy utilizando la proporcion aurea para diseñar cocinas, la misma que utilizaba leonardo davinci y muchas culturas antiguas . ¿Me merezco un premio por revolucionar la arquitectura?. Si, yo quiero mi premio…por fa, por fa, por fa…..

Fede

Hola, no entiendo porqué dices que midió la cantidad equivocada, debería haber medido la intensidad de corriente? Si tú tienes que medir la potencia y la tensión es casi constante en las celdas, entonces mides la intensidad y la tienes (P = I*V). El secreto radica en orientar los paneles para lograr mayor I (Ampere) que depende de la intensidad de la luz, no?

Alejandro AriasAlejandro Arias

El patrón de la serie de Fibonacci en las plantas es conocido desde hace muchísimo tiempo, se le suele denominar filotaxis de Fibonacci y desde hace muchísimo tiempo también se sabe que esta disposición optimiza la exposición a la luz del Sol. Turing, en los años 40-50 del siglo pasado dedicó algunos trabajos a este tema y contribuyó a la biología matemática al plantear por primera vez una teoría matemática de la morfogénesis. Esto es algo que se puede encontrar recurrentemente en cualquier libro de divulgación sobre patrones en la Naturaleza. No lo ha descubierto ningún niño en ningún concurso.

Doctor Mapache

El problema de medir el voltaje en vez de la intensidad, o la potencia, es que los paneles están diseñados para entregar el voltaje necesario (12v) a la primera de cambio en detrimento de la intensidad. (Recordad. P= V · i)

Los paneles estáticos están orientados de acuerdo a la latitud y a la hora del día para que los rayos solares incidan perpendicularmente en el panel a la hora que más nos interesa, de todas maneras, la mayoría de los panelas están inclinados al mediodia solar latitud sur en el hemisferio norte y al contrario en el hemisferio sur, las perdidas por inclinación entonces son mínimas. (5% máx.)

Eso no quita para que el chaval tenga su mérito, que es mucho, ojalá que este pequeño error no le haga caer en el desánimo.

DiegoDiego

Tiene 13 años recién….. Ustedes seguro que a su edad no hacían ni un 1% de lo que hizo este pibe.

denle un poco más de tiempo…

Irreductible

No has leído bien el artículo?

Al chaval lo felicitamos “Al contrario, hay que quitarse el sombrero ante su ingenio: observó la naturaleza a su alrededor, se hizo preguntas, intentó resolverlas mediante la literatura, y no contento con eso diseñó un experimento para salir de dudas. Que haya cometido un error experimental le resta mérito, pero no mucho”.

“Si hay que darle algún tirón de orejas, sería a los medios de comunicación y a su copypasteo indiscriminado”

Mario J. CampetelliMario J. Campetelli

Realmente creo que a este chico tenemos no solo que felicitarlo sino apoyarlo y por lo menos ayudarlo a que su vocación nata cresca y se desarrolle, que “NO MUERA EN EL OLVIDO” que todos los que queremos una tierra mejor lo apoyemos.
Esta es mi humilde opinión de investigador científico.

Jose CortésJose Cortés

Un aplauso para el chaval, me alegra ver esas aptitudes a esa edad.
En España los chavales se dedican a estudiar el aguante del cuerpo humano al ingerir dosis casi mortales de alcohol y estupefacientes.
Es una lastima que se inviertan tantísimos millones con mentes brillantes en mejorar una simple tv, o un “smartphone” que también pretenden hacernos renovar cada menos tiempo.
Creo que todos los gobiernos deberían de enviar mas fondos a I+D de energías renovables, ya que usamos la misma tecnología para los
paneles que hace muchos años.
Espero que el grafeno nos sorprenda en este aspecto, la energía del sol es inmensa y hay que exprimirla mas, ¿O acaso a alguien no le interesa?

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Información Bitacoras.com…

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[…] los lectores descubrían el error, estalló una supernova en Internet. Comentaristas y blogueros atacaron a Aidan. Los blogs criticaron su experimento llamándolo “mala ciencia” y un “absurdo […]

[…] una perspectiva diferente del mundo) no conoce límites y por ende prueba más cosas que parecerían totalmente locas a los demás, y si esto es orientado a la ciencia, resultan cosas interesantes, como Aidan Dwyer (13 años) que hizo un arreglo de paneles solares imitando a las plantas para poder recibir más luz solar durante el día, ¡ y funciona! (pero no es lo que se necesita). […]

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