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Turbinas de viento basadas en las aletas de las ballenas: Whalepower

TECNOLOGÍA NATURAL: Protuberancias en la aleta de la ballena jorobada

En el año 2004, los científicos Watts, Fish y el empresario canadiense Stephen Dewar crean la empresa WhalePower para desarrollar aplicaciones de la tecnología de tubérculo, pequeñas protuberancias en las hélices de una amplia variedad de dispositivos con posibilidades comerciales como las piezas de embarcaciones, alas de avión y turbinas industriales.

 

Actualmente la tecnología se ha aplicado a ventiladores industriales, en donde las aspas tienen protuberancias similares a las que se observan en las aletas de las ballenas jorobadas. Según la empresa Whalepower dentro de los beneficios de este diseño tecnológico se encuentran un menor uso de materiales, abaratando costos y una mayor eficiencia de operación con lo que gasta menos energía.

 

DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO

 

La historia de biomimética de Whalepower comienza cuando Frank Fish, un profesor de biología de la Universidad del Estado de Michigan con doctorado en Zoología y conocedor de la hidrodinámica y biomecánica animal,  observó en una escultura la ubicación de tubérculos o protuberancias en la aleta de una ballena jorobada[1]. Interesado en conocer el funcionamiento de esta revelación, el Dr. Fish, en su laboratorio, y con su equipo de trabajo comenzó la investigación. En el año 2002, junto con el Dr. Philip Watts obtuvieron la patente de la innovación denominada Ala con bordes ondulados prominentes (Scalloped wing leading edge), la cual consistía en un ala con protuberancias para proporcionar una mayor razón entre la elevación y la fricción en comparación con alas similares con bordes recta (Watts y Fish 2002: 1).

 

La idea de colocar protuberancias en las alas no se había desarrollado anteriormente porque se consideraba contraintuitiva. Debido a que el conocimiento hasta ese momento, hacía pensar que las protuberancias podrían interrumpir el flujo y por tanto aumentar la resistencia que el ala experimentaba cuando pasaba a través del agua o el aire. La apreciación del profesor Fish sobre las protuberancias en la aleta de la ballena jorobada permitió avanzar en el conocimiento de los diseños aerodinámicos naturales que mejoran el desplazamiento de un cuerpo en los fluídos. Las investigaciones de Whalepower han concluído que las protuberancias en los bordes no aumentan la resistencia y que incluso, a medida que avanza hasta los ángulos más altos, se reduce la resistencia en comparación con un ala que no tiene estas protuberancias[2]. El profesor Fisher explicó en una entrevista radial de la BBC, cómo funcionan las protuberancias en el flujo del aire o el agua[3]:

 

“…si usted tiene una estructura de ala, como tomar su mano y ponerla fuera de la ventana del auto y juega al aeroplano; lo que va a pasar es que el ala modificará el flujo de aire. Esto empuja hacia abajo [el ala]…obtiendo fuerza de elevación cuando se levanta el ángulo del ala. Y eso ocurre hasta un punto en particular, en el cual la mano o el ala pasará a través de lo que se llama 'estacamiento' cuando el ángulo es demasiado grande debido a que el flujo de aire o de agua no pueden moverse a su alrededor de una manera controlada. El estacamiento es algo que usted no quiere que suceda. Es horrible cuando sucede en un avión, pero en la ballena jorobada, las protuberancias permiten aumentar el ángulo teniendo la aleta dirigida hacia el flujo, sin estancarse".

 

[1] Véase http://www.whalepower.com/drupal/?q=node/1

[2] Véase http://www.thenakedscientists.com/HTML/content/interviews/interview/1282/

[3] Ibídem

 

CLASIFICACIÓN

 

Esta tecnología ha sido reconocida como biomimética por distintos autores. Abdelmalek (2013) plantea que el uso de tubérculos en las cuchillas de las turbinas de viento es un ejemplo de biomimética porque en primer lugar transfiere la estructura desde el fenómeno biológico al diseño tecnológico humano y; en segundo lugar, le confiere a la invención la misma funcionalidad de los tubérculos de la aleta de la ballena jorobada; debido a que, se mejora el flujo hidro y aerodinámico por incrementar la elevación, disminuir la fricción e incrementar el ángulo máximo de ataque. Además del desarrollo de la tecnología, los estudios de Fish y su equipo de investigadores, acerca del efecto dinámico de los tubérculos encontrados en las aletas de las ballenas jorobadas sobre el flujo del fluido, han sido señalados como un descubrimiento científico importante para la comprensión de la dinámica de los fluidos y base teórica fundamental para el desarrollo de muchas tecnologías humanas (Maglic 2014).

 

Por otra parte, Fish también ha aportado en la conceptualización de la bioinspiración y la biomimética se presentan en Weber et al. (2009), un artículo en el que participa Fish, donde proponen una discusión sobre la copia exacta de los diseños biológicos. Los investigadores argumentan que la imitación de los fenómenos naturales para aplicaciones prácticas se hace a menudo de una manera idealizada, es decir, se busca mediante un modelo idealizado o representación capturar las características ventajosas del fenómeno natural sin tener que replicar exactamente. Los resultados de los experimentos muestran que la adhesión estricta a los diseños biológicos rara vez produce resultados prácticos. En contraste, los modelos idealizados capturan los efectos relevantes de manera adecuada un fenómeno que se encuentra en la naturaleza, lo cual evita crear modelos minuciosamente exactas.

 

 

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