Oscar Suarez: Es un chiste la nueva malla?

FEDERACION ENTRERRIANA DE NATACION

Ultima actualización 24/12/03

Oscar Suarez en Fen On Line

¿Es un chiste la nueva malla?

Aspectos hidrodinámicos.

En un amplio informe publicado recientemente, el Dr.. Brent S. Rushall de la Universidad Estatal de San Diego ha manifestado entre otras cosas que las mallas largas pueden llegar a ser una especie de broma publicitaria, y que realmente no mejoran el rendimiento. Durante las pasadas pruebas de clasificación para los J.O. llevadas a cabo en Australia no hubo una mejoría general del 3 % en los tiempos como pretendía Speedo en su publicidad.

El biólogo especialista en tiburones del Museo Británico, el Dr.. Oliver Crimmen, fue contratado por la empresa mencionada como asesor y no está autorizado a dar ninguna información acerca de las características hidrodinámicas de la piel del tiburón. Muchas personas pertenecientes al mundo científico están esperando con ansiedad la publicación de los proyectos de investigación, protocolos y técnicas que han sido utilizados para la fabricación de las mallas largas.

Según el Dr.. Rushall la idea de vestir el cuerpo humano con un símil de la piel del tiburón es objetable debido a las grandes diferencias en cuanto a la velocidad de unos y otros.

Una superficie rugosa imitando la piel del tiburón ya fue aplicada en el casco de los yates de regatas en el año 1987 y dio buen resultado siendo prohibidos inmediatamente. Éstos barcos desarrollan una velocidad aproximada de 18 km/hora, mucho mayor que el nadador más veloz, incluso la mayoría de las especies de tiburones pueden nadar a velocidades de entre 20 a 30 millas (32 a 48 kilómetros) por hora, y la velocidad del tiburón Mako se ha registrado en más de 60 millas (97 kilómetros) por hora mientras que un nadador que recorre 50 metros en 22 segundos desarrolla una velocidad aproximada de 8 kilómetros por hora.

En un intento por determinar la máxima velocidad de nado del tiburón Mako, dos investigadores neozelandeses observaron cómo un pez joven lograba recorrer una distancia de 30 metros en el tiempo de 2 segundos partiendo de velocidad cero lo que significa una aceleración de 15 metros por segundo. Mientras que los asistentes al Campeonato mundial de 1998 pudieron observar cómo Alex Popov, empleaba 5.86 segundos para nadar los primeros 15 metros luego de la largada en los 100 libres. (Swimming Technique Oct. – Dec 1999).

Surge entonces la pregunta:

¿Porqué la imitación de la piel del tiburón sería simultáneamente apropiada para un yate y un nadador siendo éste mucho más lento?

Veamos en primer término algunas características de las escamas del tiburón llamadas "dermal denticles", que en realidad son escamas modificadas.

La resistente piel del tiburón posee en su superficie unas proyecciones a manera de ganchillos, en dirección a caudal (o sea hacia la cola) de material duro que conforman una superficie acanalada y una textura como de papel de lija. Los ganchillos tienen la misma estructura que un diente con una capa externa de esmalte y una cavidad central de la pulpa y son renovables. Cada ganchillo posee 0.5 mm de ancho y 0.75 mm de largo, es decir que son microscópicos.

Veamos en segundo término las características físicas de la corriente de fluido.

Cuando los físicos especialistas en mecánica de los fluidos describen la forma cómo se desplazan los fluidos sobre una superficie ponen mucho interés en la capa límite, la parte de la corriente que está más cerca de la superficie porque es allí donde se origina la fricción que hace aumentar la turbulencia. Durante una corriente normalmente suave a baja velocidad, los físicos sostienen que una delgadísima capa de fluido en contacto directo con la superficie está imposibilitada de moverse debido a la viscosidad y por lo tanto la corriente en ese lugar está detenida, éste fenómeno lo podemos observar cuando al mirar por la ventanilla del avión vemos que las pequeñas gotas de agua que se encuentran sobre la superficie del ala, están quietas o se mueven muy lentamente. La corriente que se encuentra por encima de la capa inmóvil va aumentando de velocidad en forma gradual y ordenada a medida que se va alejando de la superficie del cuerpo. Ese tipo de movimiento del fluido en forma ordenada se denomina corriente laminar y los ingenieros diseñan las superficies aerodinámicas soñando con mantener siempre este tipo de corriente laminar.

Pero éste sueño inmediatamente se puede tornar en pesadilla ya que a medida que el fluido aumenta de velocidad, se comienzan a formar remolinos desordenados dentro de la capa límite y se crea un caos generalizado en la ex-corriente laminar. Los remolinos y vórtices crecen rápidamente en gran escala y transforman la tranquila corriente laminar en un violento y caótico remolino. La turbulencia obliga al fluido de las capas superiores a desplazarse hacia la superficie del cuerpo provocando que algunas líneas de corriente regresen sobre sus pasos enrrollándose sobre sí mismas formando rulos que se oponen a la corriente que avanza incrementando la fuerza de fricción en forma extraordinaria.

Veamos ahora en tercer término cómo interactúan los ganchillos y la corriente de fluido.

Los tiburones poseen un mecanismo para reducir la resistencia de fricción del agua. Dentro del campo de la aerodinámica los ganchillos que forman la piel rugosa del tiburón fueron un misterio hasta el año 1980 en que los investigadores lograron una forma de suavizar la turbulencia de la corriente utilizando una superficie con surcos o canales microscópicos que fueron alineados con el movimiento del fluido y a los que dieron el nombre de "riblets" lo que lleva a la idea de raya, canal, arruga. Yo prefiero la idea de canal.

Según Kwing-So Choi, un ingeniero mecánico y aeronáutico de la Universidad de Nottingham especialista reducción de la resistencia, existe una relación muy estrecha entre los surcos o canales y la piel del tiburón.

¿Cómo funcionan los canales?

Los canales funcionan haciendo que la turbulencia sea lo más "ordenada" posible cerca de la superficie, es decir dentro de la capa límite.

Son como cercas que impiden el movimiento lateral de la turbulencia, es decir canalizan la turbulencia a lo largo de la corriente. Mientras se impida cualquier movimiento lateral, toda línea de corriente que sea paralela a las paredes de los canales continuará sin modificación alguna en su camino. Una reducción de la resistencia de la fricción en más de un 10% es posible sólo si se logra optimizar el tamaño y la forma de los canales. Es decir, no cualquier acanaladura sirve, y aquí es donde pueden estar teniendo problemas los que trabajaron en el diseño de las nuevas mallas. Por ejemplo, para que den resultado en el casco de los barcos los ganchillos deban ser colocados a menos de 100 micrones de separación entre uno y otro y tener una altura menor de 100 micrones. La función que cumplirían ésta rugosidades sería reducir lo que se conoce como fricción de la piel (Bushnell and Moore 1991 – Grag Reduction in nature – Annual Review or Fluid Mechanics vol. 23 p. 65-79).

Si bien para los especialistas en aerodinámica reducir la resistencia en un 10% implantando superficies acanaladas es algo muy importante, eso sólo no explica la extraordinaria velocidad de algunos tiburones como el Mako por ejemplo: 97 Km/hora. Tal vez los tiburones adapten la separación e inclinación de los ganchillos de acuerdo a la velocidad que necesiten desarrollar en cada circunstancia.

Una explicación es que éstos animales puedan detectar la turbulencia a medida que se vaya produciendo y que puedan mover sus ganchillos para poder reducirla constituyéndose en una especie de canales modificables en su forma y tamaño de acuerdo con el monto de turbulencia que se vaya presentando. Una evidencia que puede sostener ésta idea es que los ganchillos están fijados a músculos subcutáneos. Por otra parte, los tiburones se hallan equipados con sensores de presión que son capaces de sentir la fuerza de resistencia hidrodinámica. Los investigadores sugieren que el sistema nervioso del tiburón puede procesar tales datos y dirigir sus músculos subcutáneos para mover los ganchillos con el fin de reducir la resistencia.

¿Cuál sería la diferencia entonces entre la piel del tiburón y la imitación que se está tratando de implantar en la textura de las nuevas mallas?

La diferencia podría estar en que mientras el tiburón tendría un sistema activo de reducción de la resistencia de fricción, por el contrario, el nuevo traje poseería un sistema pasivo, ya que los canales carecerían del mecanismo que les permitiría modificar su tamaño y forma de acuerdo con los cambios que manifieste la corriente. Tal vez estén intentando construir texturas acanaladas adecuadas para una determinada velocidad de nado, por ejemplo 2 m/s, la cual funcionaría para nadar los 100 metros en 50 segundos, pero no para nadar por encima o por debajo de dicha velocidad. Tal vez nos encontremos en una etapa experimental de dichos trajes, hasta que logren encontrar el acanalado justo para cada velocidad.

En el campo de la biología hay quienes como el Dr..Christopher Sanford del Departamento de Biología de la Universidad de Hofstra de NY sostienen que en realidad no existe una evidencia experimental directa que demuestre que los canales realmente reducen la resistencia de la corriente en los tiburones o que el modelo teórico planteado por los físicos funcione en ellos, hecho que he podido comprobar luego de recorrer los papers publicados sobre el tema, nadie ha logrado medir aún la resistencia de fricción del agua en los tiburones en condiciones experimentales.

Lo que sí ha habido es una aplicación tecnológica en barcos, transbordadores espaciales, aviones comerciales y ahora en mallas.

Entonces la idea del Dr.. Rushall de que vestir el cuerpo humano con un símil de la piel del tiburón es objetable es acertada pero no sería debido a las diferencias de velocidades sino al tipo de sistema activo y mucho más complejo utilizado por el tiburón y a la imposibilidad de crear acanaladuras adaptables a las diferentes velocidades en los nuevos trajes. Por ello la reducción de los tiempos no fue del 3 % previsto sino mucho menor y en algunos casos no hubo reducción alguna. Para ello abría que fabricar un traje para cada velocidad ya que es imposible contar con sensores de presión, un microchip que ordene y algún sistema energético que ejecute los cambios de posición de los canales.

Según Choi una reducción de la resistencia de la corriente en más de un 10% es posible sólo si se logra optimizar el tamaño y la forma de los canales y es muy probable que sobre la base de ésta idea estén trabajando actualmente los fabricantes.

Mientras tanto seguiremos esperando la publicación de los proyectos de investigación, protocolos y técnicas de estos costosos dispositivos que en su primera prueba de efectividad parecen haber defraudado las expectativas de mas de uno y hoy por hoy permite actualizar el lema:

Lo que "Natura" non da "Speedo" non presta.

Y esperando sobretodo que la FINA haga justicia y decida prohibirlos de acuerdo con la regla SW 10.7.

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