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Boeing y el Ejército estadounidense buscan en la piel del mako el secreto de la velocidad

La peculiar configuración de la piel del tiburón mako podría servir de inspiración para diseñar superficies de aviones y helicópteros que permitan incrementar notablemente su velocidad. Un estudio de la Universidad de Alabama financiado por Boeing y el U.S. Army estudias las características de la piel de este tiburón y su capacidad para reducir el rozamiento.

El mako, marrajo común o de alerta corta (Isurus oxyrinchus) es un tiburón que se encuentra en gran número de mares y océanos de medio mundo. Con una longitud media de 4 metros y 750 kg. de peso destaca sobre todo por su diseño hidrodinámico y su velocidad, ya que alcanza los 124 km/h, lo que le convierte en el animal más rápido del océano.

La investigación de Amy Wand, profesora asociada de la Universidad de Alabama ha descubierto que ciertas partes de la piel del mako cuentan con una especie de “dientes” de tamaño diminuto que inciden en la formación de turbulencias y la reducción del rozamiento. La piel de los tiburones tiene la apariencia y el tacto del papel de lija porque está formada por millones de diminutas escamas en forma de los citados dientes, formados por colágeno que se sabía eran determinantes en la velocidad del tiburón.

Esta investigadora, del departamento de Mecánica e Ingeniería Aeroespacial es experta en dinámica experimental de fluidos, dinámica de turbulencias y vórtices y en velocimetría de imágenes de partículas digitales. Ha aplicado precisamente esta última técnica para analizar el comportamiento de la piel del mako ya que se trata de un método óptico de visualización de flujos que ha permitido realizar mediciones de la velocidad del flujo de agua sobre y alrededor de la piel.

Para investigar cómo los tiburones mako de aleta corta logran sus impresionantes velocidades, los investigadores probaron muestras reales de piel de tiburón, utilizando la velocimetría de imágenes de partículas digitales. Descubrieron que la capacidad de "erizado pasivo" de la geometría microscópica de la superficie de las escamas del tiburón controlaba la llamada separación del flujo (flow separation), lo que provoca un arrastre por presión (pressure drag), la causa más importante del rozamiento en un avión.

En el caso del mako, sus escamas tienen una longitud de apenas 0,2 mm. que en su erizado máximo presentan un ángulo de 50 grados, posición que afecta al flujo de agua que pasa por la superficie de la piel. Las escamas con mayor capacidad de erizado están en los flancos del cuerpo del tiburón, afectando su erizado al sentido en el que se desvía el agua que pasa del morro hacia la cola del animal. Estas escamas se erizan en un único sentido, por poner un ejemplo, si se deslizara la mano en el sentido que va del morro a la cola la piel presentaría un tacto suave, pero si se realiza en el sentido contrario, presentará tacto rugoso. Esto mismo sucede con el flujo del agua al rozar la piel, impidiendo la piel que el flujo se invierta cerca de la piel, evitando que se forme la citada separación de flujo.

Lang lo explica utilizando el símil de sacar la mano por la ventanilla del coche en marcha: si se mantiene horizontal el arrastre es mínimo, pero si se pone verticalmente, este se incrementa. “por delante de su mano, hay una alta presión que empuja hacia atrás pero en el dorso de tu mano, hay una presión baja que empuja hacia adelante. La suma de las fuerzas de presión produce una fuerza neta de arrastre. Lo mismo ocurre cada vez que un flujo se separa, incluso en un cuerpo liso como un tiburón, o una pelota de golf”.

El trabajo fue publicado a comienzos de marzo por la American Physical Society y fue presentado en la reunión de dicha sociedad que tuvo lugar entre el 4 y el 8 de este mes en Boston. Estos trabajos podrán ser aplicados al desarrollo de fuselajes de aviones o helicópteros con prestaciones optimizadas, de tal manera que la “piel” de la aeronave pueda reaccionar de forma autónoma a las condiciones del aire para incrementar la velocidad o incidir sobre la maniobrabilidad. (José Mª Navarro García)

Fotografía: Tiburón mako (National Geographic)

·Fotografía microscópica de la piel del mako (Universidad del Sur de Florida)


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