Las escamas de pescado biomiméticas de la Universidad de la Ciudad de Londres demuestran que el patrón de escamas y la disposición de las escamas controlan el flujo de agua para reducir la resistencia al nadar.
Beneficios
- Arrastre reducido
- Eficiencia incrementada
- Uso reducido de energía
Aplicaciones
- Aviación
- Lanchas
- Submarinos
Objetivos de desarrollo sostenible de la ONU abordados
-
Objetivo 9: Innovación e infraestructura de la industria
El Desafío
La superficie de un objeto siempre interactúa con el fluido o gas por el que pasa. A menudo, cuando una superficie es lisa, se puede mover más fácilmente porque hay menos resistencia. Las superficies ásperas a menudo aumentan la resistencia, lo que resulta en más arrastre. Encontrar formas de reducir la resistencia al avance significa velocidades más rápidas y menos consumo de combustible, lo que ahorra tiempo y energía.
Detalles de la innovación
Los investigadores primero desarrollaron una simulación para comprender cómo fluye el agua sobre las escamas de los peces, que se consideran superficies "ásperas", y técnicamente deberían aumentar la resistencia. Sin embargo, descubrieron que las escamas de pescado son en realidad filas de protuberancias superpuestas en forma de concha marina. Estos baches crean 'picos' y 'valles' que permiten que el agua fluya sin volverse turbulenta, lo que ayuda a reducir la resistencia. Las escamas también retrasan la transición a un flujo más turbulento, que a menudo ocurre cuando los peces nadan más rápido.
Luego, los investigadores crearon escamas de pescado biomiméticas para ver si estos resultados podían replicarse. Las escamas imitaban a las que se encuentran en muchos peces, como la lubina y la carpa común. Descubrieron que, en comparación con las superficies lisas, las escamas reducían la resistencia en más de un 25 %, lo que ayudaba a los peces a ahorrar energía mientras nadaban.
Estructura de escala en diferentes peces y modelado biomimético a escala. Foto: Muthukumar Muthuramalingam/Universidad de la Ciudad de Londres.
Modelo biologico
Aunque la forma y el tamaño varían según la especie, las escamas de los peces son esencialmente filas de protuberancias superpuestas en forma de concha marina. Los picos de las escamas llenas de baches crean estelas de flujo bajo detrás de ellas, mientras que los lados superpuestos de las escamas forman valles por donde fluye la mayor parte del agua. Entonces, cuando un pez nada, tiene bandas alternas de flujo bajo y alto, lo que ayuda a mantener el flujo laminar en lugar de turbulento, lo que reduce la resistencia.
