CIENCIA

Los tiburones inspiran el diseño de mejores aeronaves

Los tiburones y los aviones en realidad no son tan diferentes. Ambos están diseñados para moverse de manera eficiente a través de los fluidos (agua y aire), utilizando la forma de sus cuerpos para generar sustentación y disminuir el arrastre. La diferencia es que los tiburones tienen una ventaja inicial de 400 millones de años en el proceso de diseño. Teniendo esto en cuenta no es extraño que un equipo de biólogos e ingenieros evolutivos de la Universidad de Harvard se haya inspirado en los escualos para desarrollar máquinas más aerodinámicas.

Su estudio, publicado en Journal of the Royal Society Interface, ha contribuido a aclarar un misterio de hace décadas sobre piel de tiburón y, en el proceso, demostró una nueva estructura bioinspirada que podría mejorar el rendimiento aerodinámico de aviones, turbinas eólicas y automóviles.
«La piel de los tiburones está cubierta por miles y miles de escamas pequeñas, o dentículos, que varían en forma y tamaño alrededor del cuerpo – explica George Lauder, el autor principal del estudio, en un comunicado –. Sabemos mucho sobre la estructura de estos dentículos, que son muy similares a los dientes humanos, pero su función estaba bajo constante debate”.

Hasta la fecha, la mayoría de las investigaciones se habían centrado en las propiedades reductoras de la fricción de los dentículos, pero Lauder y su equipo se preguntaron si había algo más.
“La pregunta que nos hicimos fue ¿qué pasaría si en lugar de reducir la fricción, estas formas particulares fueran en realidad las más adecuadas para aumentar la sustentación?”, añadeel coautor Mehdi Saadat. Para probar esa hipótesis, los investigadores recurrieron al tiburón mako (Isurus oxyrinchus), el tiburón más rápido del mundo (puede sobrepasar los 80 km/h). Los dentículos del mako tienen tres crestas levantadas, como un tridente. Usando un escáner, el equipo de Lauder tomó imágenes y modeló los dentículos en tres dimensiones. Luego, imprimieron las formas en la superficie de un ala con una sección transversal aerodinámica curva, conocida como superficie aerodinámica..

Los investigadores probaron 20 configuraciones diferentes de tamaños de dentículos, filas y posiciones de hileras en superficies aerodinámicas dentro de un tanque de flujo de agua. Descubrieron que, además de reducir el arrastre, las estructuras aumentaban significativamente la sustentación, actuando como generadores de vórtices de bajo perfil y alta potencia.
“Estos generadores de vórtices inspirados en tiburones – concluye Lauder – logran mejoras de la relación de elevación a arrastre de hasta 323% en comparación con un perfil aerodinámico sin generador de vórtice. Esta investigación no solo describe una opción novedosa para el diseño de generadores de vórtices, sino que también proporciona una idea del papel que desempeñan los dentículos de los tiburones”.