Las escamas microscópicas elevan las “flores voladoras” de la naturaleza.
Introducción
El naranja vivo, los azules iridiscentes, los negros profundos y otros colores asombrosos que se muestran en las alas de las flores voladoras de la naturaleza, las mariposas, se deben a la forma en que los cientos de miles de escamas microscópicas que cubren las alas reflejan la luz. Pero resulta que ese no es el único beneficio de estas estructuras similares a tejas. La configuración de las escamas también contribuye a la eficiencia del vuelo mientras la mariposa baila y se sumerge en el aire.
La estrategia
Tanto en los animales como en los objetos inanimados, cuatro fuerzas hacen posible el vuelo: sustentación, peso, empuje y arrastre. Cuando todo se equilibra, el objeto permanece en una posición en el aire, como un colibrí o un helicóptero. Si uno o más son más fuertes que los demás, el objeto se mueve hacia arriba, hacia abajo, hacia adelante o hacia atrás.
La superficie del ala de una mariposa está cubierta con cientos de miles de escamas superpuestas, dispuestas como tejas en un techo. El tamaño, la forma y la orientación de las escamas alteran el tamaño relativo de las cuatro fuerzas del vuelo al afectar cómo fluye el aire sobre las alas de la mariposa y cómo se forman los vórtices (remolinos de aire).
Las observaciones naturales y los experimentos han demostrado que con menos escamas, las mariposas no baten sus alas tan completamente y les resulta más difícil volar hacia arriba. Aunque los detalles aún no están bien definidos o descritos, está claro que las escamas ayudan a la mariposa a volar al proporcionar sustentación.
Se sabe que los patrones organizados de protuberancias creados por las escamas de pescado reducen la resistencia esencialmente al peinar el pasar el agua en capas suaves y ordenadas. Las escamas de mariposa pueden producir un efecto similar. También pueden alterar la formación de vórtices en ciertas partes del ala. Por ejemplo, las protuberancias creadas por la superposición de escamas en el extremo frontal de las alas podrían retrasar la formación de vórtices allí y reducir la cantidad de energía que se utiliza para formar los vórtices. Dado que los vórtices crean arrastre a medida que giran fuera de la superficie, esto disminuiría el arrastre y, por lo tanto, aumentaría la sustentación y el empuje.
Una vista de primer plano muestra cómo se disponen las escamas a lo largo de la superficie del ala de una mariposa.
La textura creada por las diminutas escamas que recubren el ala de una mariposa afecta el flujo de aire y, por lo tanto, mejora la capacidad de volar.
Las posibilidades
Al estudiar cómo las diversas configuraciones de las escamas de las alas de mariposa afectan el vuelo, los diseñadores pueden obtener ideas sobre cómo mejorar la eficiencia y la versatilidad del vuelo de aeronaves convencionales, paracaídas, cometas, drones y otros objetos que viajan por el aire. También podrían informar el diseño de turbinas eólicas más eficientes y reducir los materiales necesarios para la estabilidad estructural en edificios altos. La microgeometría de las escalas de las alas puede proporcionar información valiosa para el diseño de máquinas voladoras innovadoras que incorporan el aleteo en su operación y de automóviles, trenes y otros vehículos terrestres. También pueden brindar información sobre cómo mejorar la eficiencia de los buques de carga y otros vehículos que viajan a través del agua u otros medios.
