Las alas de las libélulas ofrecen un vuelo altamente eficiente y características de ligereza debido a una serie de materiales adaptables que forman una estructura compuesta muy compleja.
Introducción
Desde tiempos inmemoriales el ser humano ha soñado con volar. Y al menos desde la época en que el antiguo poeta romano Ovidio registró la leyenda de Ícaro, hemos recurrido a los animales alados como fuente de inspiración para el diseño de los apéndices artificiales que lo harían posible. Entre los últimos avances en esta búsqueda de consejos aeronáuticos de la naturaleza se encuentra un examen de la estructura de las alas de las libélulas, que se encuentran entre las voladoras más hábiles de la naturaleza, capaces no sólo de volar hacia adelante, sino también de lado, hacia atrás y flotando en el lugar.
La estrategia
Las alas de libélula constan de diferentes tipos de venas que atraviesan una fina membrana, proporcionando integridad y aumentando la durabilidad y la eficiencia del vuelo.
La membrana proporciona una superficie contra la que el aire puede empujar. También mantiene el ala rígida y ayuda a que las venas mantengan su posición entre sí. Está compuesto por tres capas. La capa central es la más gruesa y está intercalada entre las capas ventral y dorsal, que están formadas por células en forma de columna.
Las venas son tubulares, hechas de una sustancia similar a la celulosa. llamada quitina. Las venas son de tres tipos: ambientales, longitudinales y cruzadas. Las venas ambientales rodean el ala y ayudan a estabilizarla. Las venas longitudinales actúan como vigas de soporte. Ayudan a endurecer el ala y evitan que se tuerza o doble demasiado con el viento. Por lo general, hay de 7 a 8 venas longitudinales por ala. Las venas transversales son cortas y actúan como puntales para separar las venas longitudinales entre sí. Juntos, estos tres tipos de venas forman pequeñas “células” de diferentes tamaños en la superficie del ala, proporcionando estructura y al mismo tiempo permitiendo que el ala se doble y gire cuando sea necesario.
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Las características de las venas y su configuración varían según su ubicación en el ala, otorgando a las diferentes partes diferentes grados de resistencia y flexibilidad que mejor se adaptan a su interacción con el aire durante el vuelo. Las venas del borde de ataque son largas y gruesas, y las células que forman son cuadradas. Estos rasgos imparten rigidez, permitiendo que la parte delantera del ala corte limpiamente el aire. Las venas en el borde de salida son más delgadas y forman pentágonos o hexágonos, lo que le da al borde de salida y a la punta más flexibilidad para fluir con las ondas de aire creadas cuando el ala aletea. Además, las venas principales son más gruesas en la parte del ala que conecta con el cuerpo, y se vuelven gradualmente más delgadas hacia la punta del ala, proporcionando potencia al golpe pero nuevamente permitiendo flexibilidad del flujo de aire en áreas donde aumenta la eficiencia aerodinámica.
La forma y estructura general del ala también influyen en la resistencia y la eficiencia. En lugar de ser completamente plana, el ala tiene un perfil en zigzag, con las venas desplazadas verticalmente unas de otras. Esta configuración permite que el ala cambie ligeramente de forma a medida que se mueve en el aire, lo que aumenta la sustentación durante la segunda mitad de cada aleteo y al mismo tiempo reduce el riesgo de desgarro.
El borde de salida del ala tiene púas que, según los científicos, mejoran la sustentación. Cerca del borde de salida hay una banda de cutícula ondulada, lo que hace que sea más difícil doblarla y la ayuda a soportar una carga repentina. Toda el ala está cubierta por una fina capa de cera que le permite resistir la lluvia y la contaminación y reduce la resistencia. Una libélula puede cambiar la forma de sus alas cambiando la posición de las venas y membranas, lo que le permite adaptarse a diferentes condiciones.
Las posibilidades
Las alas de libélula pueden proporcionar información útil para resolver una serie de problemas de diseño humano. Lo más obvio es que podrían aplicarse al desarrollo de microdrones altamente maniobrables. Aspectos específicos, como la presencia de picos a lo largo del borde de salida, pueden informar los esfuerzos para mejorar la eficiencia de aviones, vehículos terrestres, palas de turbinas eólicas y otros dispositivos que se mueven en relación con el aire.
Otras inspiraciones van más allá de la aviación. La capacidad de las venas transversales para minimizar el daño debido al agrietamiento recuerda a la estructura del nailon antidesgarro y podría aplicarse en otros lugares para minimizar el daño a las superficies en forma de lámina. Incluso podemos ver cómo las configuraciones geométricas que los componen ofrecen inspiración a artistas que buscan patrones naturales para reflejar y dotar de belleza a sus propias creaciones.
