El metrónomo del flujo desprendido: cómo los insectos siguen el ritmo de los vórtices

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El metrónomo marca el ritmo y el músico se ajusta a él sin pensar en la duración de las notas. Del mismo modo, los vórtices en el ala de un insecto siguen un ritmo único que no viene impuesto por la mecánica del aleteo, sino por una ley universal del flujo desprendido. Ese ritmo se expresa mediante el número de Strouhal, una frecuencia adimensional que permanece constante en flujos muy diversos.

Cuando el ala de un insecto realiza un batido, en su borde de ataque se forma un vórtice que durante un breve instante genera una potente sustentación. Luego el vórtice se desprende y en el siguiente medio batido nace otro. El autor del trabajo supuso que la frecuencia de estos nacimientos sigue el mismo número de Strouhal, siempre que se elijan adecuadamente la longitud característica y la velocidad. Para alas fijas con excitación artificial de vórtices, la sustentación máxima se alcanza precisamente con un número de Strouhal de 0.17, que casi coincide con el valor clásico.

Este resultado conecta dos mundos que antes se consideraban lejanos: la hidrodinámica clásica de los flujos desprendidos y la biomecánica del vuelo. La frecuencia reducida habitual, que se usa a menudo para describir alas batientes, no produce tal concordancia. Solo el número de Strouhal, que tiene en cuenta el tamaño de la zona desprendida y la velocidad de desprendimiento, reproduce el ritmo universal. Esto significa que el insecto no se limita a batir las alas a un ritmo que le resulte cómodo, sino que entra en resonancia con el ritmo propio del flujo desprendido.

El metrónomo del flujo desprendido late igual para un tubo truncado y para el ala de una abeja. Este hallazgo permite calcular la carga aerodinámica y la frecuencia de batido de futuros microrrobots de alas batientes sin necesidad de ajustar los parámetros para cada especie. El ritmo ya lo ha fijado la naturaleza; a los ingenieros solo les queda sintonizar sus máquinas con ese ritmo.