Pequeño barco desplazándose en la superficie del agua mediante el sistema desarrollado por Cho y su equipo de investigadores - Imagen de la Universidad de Pittsburgh

Inspirado por el movimiento sinuoso de una larva de escarabajo en el agua, un equipo de investigadores de la Universidad de Pittsburgh desarrolló un nuevo sistema de propulsión en dicho fluido, que prescinde de pedales, remos o motores, y utiliza la superficie del agua como fuente de energía. La técnica se basa en desestabilizar la tensión superficial alrededor del objeto mediante un pulso eléctrico en el agua, causando que el mismo se mueva a través de la superficie gracias al arrastre de esta.

Esta forma de propulsión sería una forma eficiente y de bajo mantenimiento para pequeños robots y embarcaciones que monitorean la calidad del agua en océanos, pantanos, o sobre cualquier tipo de superficie acuática, según declara Sung Kwon Cho, investigador y catedrático en la facultad de ingeniería de dicha universidad.

El dispositivo desarrollado no tiene partes móviles y el electrodo que emite el pulso en el agua es de muy bajo consumo energético, pudiendo ser alimentado por baterías, ondas de radio, o células solares, agrega Cho.

Dicho investigador, ideó este sistema de propulsión inspirado por una larva de escarabajo, que se mueve en la superficie del agua mediante un principio similar. La misma, si desea mantenerse en reposo, aplica la misma tensión a ambos lados de sí. Si desea desplazarse hacia alguna dirección, la larva modifica la tensión superficial en la dirección opuesta con sus extremidades, y de esa manera logra desplazarse a través del agua.

Pero en vez de realizar un movimiento mecánico para alterar la tensión superficial de su alrededor como lo hace la larva, se recurre a un par de electrodos diminutos añadidos al barquito, el que lo impulsa lo hace a razón de 4 milímetros por segundo, y el otro situado en la parte delantera del mismo cumple la función de timón.

Fuente: Universidad de Pittsburgh

Además de las famosas leyes, ¿hay alguna relación más entre Newton y el transbordador?

Estoy seguro de que a muchos de vosotros, una de las asignaturas hueso o que se os atragantó más fue la mecánica de fluidos, o cualquier nombre que le pueda poner a la misma materia. Principios de conservación, compresibilidad, turbulencia, … pues bien, no hay de qué avergonzarse, a Newton también… ¿ o no ?

El primer esbozo de una teoría para comprender el comportamiento de fluidos se lo debemos a Newton (cómo no), que en sus Principia consideraba que el fluido estaba compuesto de partículas individuales que transferían su cantidad de movimiento (o momento lineal) al objeto con el que se encontraran como si de un choque elástico se tratara. Investigaciones experimentales llevadas a cabo por D’Alembert más de medio siglo más tarde determinaron, de forma correcta, que la teoría de Newton no era muy acertada.

¿ Pero sabes que es lo curioso ? Que Newton, aunque iba muy desencaminado, sin querer nos dio una teoría que funciona relativamente bien a régimen… ¡hipersónico! ¿ Y por qué ? La razón es que el fluido va tan rápido que si lo miras un poco de lejos, sin poner mucha atención a los “detalles” de ondas de choque y lo que pasa muy cerca del objeto, parece que las líneas de corriente impactaran de lleno contra él y se deflectaran tangencialmente, habiendo transmido toda su cantidad de movimiento perpendicular al objeto. De hecho el diseño preliminar o la primera aproximación de casi todos los vehículos hipersónicos se hace teniendo en cuenta las ecuaciones que salen de esta teoría, incluido el transbordador espacial americano.

Líneas de corriente en una vista frontal de un coche de Fórmula 1.

En general, cualquier análisis CFD se hace en tres fases: preproceso o generación de malla, resolución , y postproceso o análisis de datos. En esta entrada hablaremos de los códigos que solucionan las ecuaciones. Los más importantes son:

• Open FOAM: probablemente el único código abierto con la calidad suficiente como para ser considerado frente a los comerciales. Usa volúmenes finitos en mallas desestructuradas.
• OpenFVM: similar al anterior, aunque la fiabilidad es menor.
• Dolfyn: otro simulador 3D, que lo hace tan apetecible como los otros.

La “peor” parte de muchos de ellos es que sólo son soportados en Linux, así que si no estás familiarizado con este sistema operativo, ya sabes lo que toca si quieres usarlo. Por otro lado, casi el 90 % de los códigos abiertos vienen a trabajar con muchas restricciones, véase régimen laminar, turbulento, subsónico, supersónico, newtoniano, no newtoniano… en resumen, encontrar paquetes que nos sirvan un poco para todo no es fácil. Sin embargo, si trabajas en cierta área en la que siempre te encuentras el mismo tipo de flujo, tal vez te interese echarle un ojo a todos estos programas.

En el video se muestra como 3 mezclas de jarabe de maíz con tinta se hacen fluir de forma laminar y posteriormente los regresan a su estado original simplemente revirtiendo el movimiento.

La explicación que se ofrece es que los fluidos tienen un bajo número de Raynols y bajo presión y densidad constante su comportamiento es casi lineal. Es asombroso como muchos procesos bajo condiciones controladas tienen un comportamiento muy cercano a los modelos matemáticos que los describen y posteriormente sus usos en la vida diario empiezan a salir solos.

Vía: imechanica