HERÓN DE ALEJANDRÍA: Científico: Matemático, Ingeniero e Inventor.

 

Herón de Alejandría (h. 10 d. C. – h. 70 d. C.). Matemático, ingeniero e inventor helenístico. 

Los datos sobre su vida y su obra nos han llegado bastante fragmentados, aunque gracias a manuscritos árabes medievales. En cualquier caso, su figura sobresale como representante del esplendor económico, cultural y científico de la civilización helenística cuyo centro era la ciudad egipcia de Alejandría con su Faro, su Museo y su Biblioteca, ejemplos legendarios del saber de la época. En los dos últimos, es casi seguro que Herón debió de impartir su docencia. Sus tratados son más bien notas de clase para cursos de muy diversas materias: mecánica, arquitectura, geometría, óptica, cálculo, geodesia.

Se le atribuye la invención de numerosas máquinas. La más conocida es la “eolípila”, por constituir un claro precedente de la máquina de vapor (no desarrollada hasta los siglos XVII y XVIII). Aunque la “eolípila” ya había sido descrita por el arquitecto e ingeniero romano Vitruvio en el siglo anterior, Herón expuso en su tratado Pneumática una detallada explicación de su funcionamiento. La “eolípila”, que significa “balón de Eolo” (en referencia al dios del viento), estaba formada por una cámara hueca (esférica o cilíndrica) suspendida sobre un eje entre dos tuberías verticales y con dos tubos curvos diametralmente opuestos cuyas bocas seguían una misma dirección. Bajo la esfera se calentaba agua. 

El vapor resultante ascendía por las tuberías para introducirse en la esfera y salir a través de los tubos curvos, produciéndose de este modo el violento movimiento rotatorio de la cámara. Así, la “eolípila” ya supuso una sorprendente aplicación práctica del principio físico de acción-reacción (formulado teóricamente por Newton en el siglo XVII) y, por lo tanto, también un singular antecedente de la propulsión a reacción. Desconocemos el uso concreto de esta máquina, pero quizá fuera empleada como simple juguete.

Otro ingenioso invento atribuido a Herón es la máquina dispensadora. Diseñó un aparato automático que ofrecía agua o vino después de introducir una moneda dentro de una ranura situada en la parte superior. Tras depositar el dinero, descendía una batea sujetada a una palanca que al accionarse abría la válvula que permitía fluir al líquido. La batea se inclinaba para verterlo gracias al peso de la moneda hasta que un contrapeso retraía la palanca y se cerraba la espita. Muy probablemente, esta máquina tuvo fines religiosos.

Herón fue el primero en concebir un molino de viento. En su época, la molinería empleaba la fuerza de personas y animales, mientras que los dispositivos hidráulicos apenas estaban desarrollados. Occidente solo conoció el potencial mecánico de la energía eólica a partir de las cruzadas medievales. No obstante, la máquina eólica de Herón no servía para moler grano, sino para accionar un órgano musical. Se trataba de una aplicación del “hydraulis” u órgano hidráulico descrito mucho antes (s. III a. C.) por Ctesibio de Alejandría y Filón de Bizancio. Este aparato funcionaba con un sistema de recipientes llenos de agua que mantenían constante la presión del aire. En el caso de Herón, la acción del viento sobre la rueda aspada ponía en funcionamiento una especie de bomba pneumática que insuflaba aire al instrumento.

Otro invento de Herón relacionado con la mecánica de fluidos fue la bomba hidráulica contra incendios. En la época, ya se conocían sistemas para elevar agua a edificios e instalaciones (como la bomba recíproca de Ctesibio o el tornillo de Arquímedes), pero su aplicación para apagar fuegos resultaba una novedad. La bomba de Herón tenía unos pistones movidos por un balancín que pivotaba desde un poste central. La tubería que expulsaba el agua para sofocar el fuego podía ser movida de arriba abajo y de izquierda a derecha. Otro dispositivo hidráulico inventado o descrito por Herón fue la jeringa, concebida para controlar la liberación de agua o de aire.

No obstante, su principal máquina hidráulica ha sido la conocida como “fuente de Herón” . El dispositivo tenía una pileta al aire libre en cuya parte inferior comenzaba un tubo que se comunicaba con un depósito hermético situado a gran profundidad y lleno del aire necesario para que funcionara la fuente. De este depósito, a su vez, partía una tubería hacia un segundo recipiente, también cerrado pero a una profuncidad menor y conteniendo el agua a bombear hacia la fuente a través de un tubo que sobresalía por encima del nivel de agua de la pileta virtiendo en ésta el líquido. Al llenar la pileta con agua, ésta descendía al depósito de aire, cuyo contenido era desplazado hacia el recipiente de agua, empujando asimiso el líquido de dentro hacia fuera. De esta manera, se conseguía un circuito autónomo de agua no dependiente de fuentes externas. El ingenioso dispositivo todavía sirve para enseñar y demostrar en clases de física los principios básicos de la hidráulica y la pneumática.

Herón inventó numerosa maquinaria escénica, en especial un teatro de autómatas capaz de representar una obra durante diez minutos gracias a un sistema (semejante al binario) de cuerdas, nudos y resortes accionado por un cilindro dentado rotatorio. Además, se imitaba el sonido del trueno mediante la caída programada de bolas metálicas dentro de un tambor oculto. En relación con la escenografía religiosa, consiguió efectos asombrosos como la apertura automática de las puertas de un templo tras el encendido de un pira ritual. 

El calor producido en el altar calentaba un depósito subterráneo de agua. Al aumentar la presión del aire, el agua salía por un conducto hacia una cubeta que, al llenarse y por acción de la gravedad, tiraba de un juego de pesos y poleas que permitía que las puertas se abrieran, simulando así que había sido efecto del fuego sagrado o de las oraciones del sacerdote. También concibió un altar cristalino coronado por una pira encendida que permitía ver un corro de dioses danzantes, impulsados por el aire caliente distribuido mediante conductos. Otro ejemplo de automatismo era una carretilla impulsada por la gravedad de unos pesos y programable a través de cuerdas envueltas alrededor del eje. Por todo ello, estos automatismos de Herón pueden ser considerados los primeros antecedentes de la robótica.

Herón también se preocupó por los instrumentos de medida. Describió la “dioptra”, un aparato antecesor del actual teodolito, conocido desde al menos el siglo IV a. C. y empleado para calcular la posición de las estrellas; también el odómetro, referenciado anteriormente por varios autores (Arquímedes, Plinio, Estyrabón, Vitrubio) y usado para calcular distancias, gracias a las vueltas dadas por una rueda encastrada en un engranaje calibrado con precisión. En definitiva, Herón constituye un referente ineludible para conocer la tecnología mecánica de la Antigüedad, ya sea en su papel de inventor, de recopilador (incluyendo maquinaria militar) o de generalizador del principio arquimédico de la palanca.

Como matemático, Herón ocupa un lugar asimismo significativo. Ideó una técnica para calcular raíces cuadradas mediante iteraciones. El algoritmo se basaba en suponer una aproximación (x) de la raíz cuadrada (√n) y calcular otra aproximación (y) a partir de la primera aplicando la fórmula ½(x+n/x). En geometría, desarrolló un método, conocido como “fórmula de Herón”, para relacionar el área de un triángulo (A) en términos de sus lados (a, b, c), tal que A=√s(s-a)(s-b)(s-c), donde s es el semiperímetro del triángulo [s=(a+b+c)/2]. A diferencia de otras fórmulas para hallar la superficie de un triángulo, no requería de la elección arbitraria de un lado como base o de un vértice como origen. Si la superficie y los lados de un triángulo son números enteros, entonces se trata de un “triángulo heroniano”. 

También estableció la llamada “media heroniana”, una media ponderada entre las medias aritmética y geométrica, usada para calcular el volúmen de un tronco de pirámide o de un cono. Por último, Herón se interesó por la luz y sus propiedades dinámicas y reflexivas, llegando a postular que se desplaza a través del camino más corto (anticipándose así al principio establecido por Fermat en el siglo XVII).

Aquí galería de sus inventos.

Máquina automática dispensadora de agua

Órgano eólico

Bomba contra incendios

Fuente de Herón (funcionamiento)

Sistema de apertura de puertas

Eolípila de Herón.