Premian un nuevo enfoque sobre los 'riblets', microsurcos antifricción

Un estudio desarrollado en la Universidad Politécnica de Madrid ha desvelado algunos de los mecanismos que están detrás de la disminución de la resistencia de los riblets, microsurcos inspirados en las escamas de los tiburones que se usan en la industria aeroespacial y en deportes como la vela y la fórmula 1. La tesis de su autor, que ahora investiga en la Universidad de Standford, ha sido galardonada como la mejor de Europa en 2012 sobre mecánica de fluidos.

Un egresado –persona que sale de un centro educativo tras terminar sus estudios– de la Universidad Politécnica de Madrid  (UPM) propone una nueva teoría sobre los riblets, microsurcos empleados en la industria aeroespacial y la alta competición para reducir la resistencia de los materiales.

Se trata de Ricardo García Mayoral, actualmente investigador postdoc en la Universidad de Standford (EEUU),  pero que desarrolló su tesis Interacción de los microsurcos con la turbulencia de pared en la ETSI Aeronáuticos de la UPM. El trabajo ha sido galardonado con el premio a la mejor tesis europea en mecánica de fluidos de 2012 por la European Research Community on Flow, Turbulence and Combustion (ERCOFTAC).

La propuesta de García Mayoral ha revolucionado la visión que hasta el momento se tenía de los mecanismos físicos involucrados en la fricción que producen los riblets cuando se aplican en la tecnología aeroespacial, o en deportes de alta competición como la vela, la natación y la fórmula 1. Algunos detalles también se han publicado en la revista Physics of Fluids.

Los riblets, que están inspirados en las escamas de ciertos tiburones, limitan la fricción en el flujo turbulento y reducen la resistencia entre un cinco y un ocho por ciento. En estos microsurcos compiten dos mecanismos físicos. Por un lado, el que reduce la resistencia, y que ya ha sido analizado por la comunidad científica.

Pero por otro, también influye el mecanismo que aumenta la resistencia, reduciendo por tanto la  eficiencia del dispositivo. En este aspecto es en el que se ha centrado García Mayoral: “Este fenómeno se produce al desencadenarse una inestabilidad similar a la que ocurre sobre flujos de cortadura libre que, por ejemplo, hace que una capa de nubes entre distintas corrientes de aire termine por organizarse en una serie de rollos”.

El resultado de la investigación es sorprendente y novedoso, ya que hasta el momento, los riblets se habían analizado como si actuasen sobre el flujo de manera individual, mientras que en el desarrollo de la inestabilidad lo hacen de forma colectiva. Este logro interesa al mismo tiempo al entorno industrial y al académico.

“Comprender el mecanismo de degradación permite con herramientas simples predecir cuándo se va a producir y optimizar la geometría de los riblets para retrasarlo lo máximo posible”, dice el investigador, mejorando así los diseños actuales a nivel industrial. “Y desde el punto de vista puramente científico, los resultados, arrojan luz sobre procesos físicos comunes en flujos turbulentos sobre superficies complejas”.

Referencia bibliográfica:

Ricardo García-Mayoral y Javier Jimenez. “Scaling of turbulent structures in riblet channels up to Reτ ≈ 550”. Physics of Fluids 24: 105101, 2012. Doi: http://dx.doi.org/10.1063/1.4757669.

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