Para volar más rápido, los humanos deben mirar la piel del tiburón


El tiburón más rápido del mundo podría dar algunos consejos a la aeronave más veloz del planeta. Una nueva investigación ha revelado que, gracias a su piel, el tiburón mako de aleta corta puede nadar a 32 kilómetros por hora, y esto podría revolucionar la construcción de aviones, drones y turbinas eólicas.

La piel de los tiburones no es tan tersa como parece; de hecho, está cubierta de escamas diminutas que semejan dientes, llamadas dentículos. Desde hace tiempo, los biólogos marinos han pensado que esta piel reduce el arrastre, o la resistencia, cosa que los nadadores competitivos intentan imitar rasurando su vello corporal. Sin embargo, reducir la resistencia no es el único factor que contribuye a la rapidez del nadador. Otro aspecto clave es la sustentación, pues ayuda a que los tiburones se impulsen a través del agua. No obstante, ningún científico había estudiado si los dentículos mejoraban esto. “Eso nos llevó a cuestionar, ¿hay algo más en la historia?”, comenta August Domel, quien estudia ingeniería mecánica en Harvard.

Para examinar la física del efecto de los dentículos en la velocidad del tiburón mako de aleta corta, Domel y sus colegas imprimieron estructuras 3D que, de hecho, eran dentículos agrandados, con el aspecto de puntas de tridentes en miniatura. El equipo creó 20 distribuciones de dentículos distintas, las cuales variaron en la cantidad de filas y en la posición de cada fila, y entonces las sujetaron a unos alerones.

Los investigadores querían averiguar cuánto podían mejorar la hidrodinámica —la aerodinámica del agua— usando las estructuras de dentículos. Así que compararon tanto la sustentación como el arrastre de cada uno de los 20 modelos en un tanque de flujos de agua. Evaluaron estas propiedades calculando la relación sustentación/arrastre: una relación más alta indicaba un incremento mayor en la sustentación y una mayor reducción del arrastre, respecto de otros modelos.

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Según sus resultados, los dentículos del mako de aleta corta son idóneos para nadar con rapidez; pero no solo porque reducen el arrastre. Más que eso, la forma del dentículo también contribuyó a una mayor sustentación. El estudio de los investigadores halló que uno de los modelos tenía una proporción sustentación/arrastre de 323 por ciento. En otras palabras, la disposición adecuada de los dentículos no solo redujo drásticamente la resistencia, sino que también incrementó drásticamente el impulso para avanzar.

La idea de que los dentículos mejoran la sustentación “es un concepto muy novedoso”, dice Domel, coautor principal del estudio publicado en febrero en Journal of the Royal Society Interface. “Nadie lo había demostrado”.

El descubrimiento tiene grandes implicaciones para el mundo fuera del agua. La sustentación y el arrastre aplican tanto al aire como al agua. Por ello, conocer la hidrodinámica de los dentículos del tiburón mako de aleta corta podría tener aplicaciones prácticas para el diseño de dispositivos aéreos. Y mejorar la aerodinámica de construcciones voladoras, como aeroplanos y drones, o hasta turbinas eólicas, disminuiría el consumo de combustible. Si estas estructuras pueden desplazarse con más facilidad en el aire, entonces se requeriría menos energía para mantenerlas en movimiento. Mehdi Saadat, coautor del estudio e ingeniero mecánico afiliado a la Universidad de Harvard y la Universidad de Carolina del Sur, incluso imagina una aplicación para el diseño de vehículos subacuáticos y objetos lanzados al espacio.

Los investigadores siguen tratando de determinar cómo contribuyen los dentículos a que el mako de aleta corta logre semejante velocidad. “No podemos afirmar: ‘Ah, sí, resolvimos el peliagudo problema de la piel de los tiburones’”, señala Saadat. “Pero su aplicación, en vehículos aéreos y aeroespaciales, es muy real”.

Publicado en cooperación con Newsweek / Published in cooperation with Newsweek

 

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