Por qué los insectos baten sus alas al mismo ritmo

Original: "A Universal Vortex-Formation Law for Insect Hovering"
· David Greenblatt
arXiv:2609.07073v1 · 2026-09-07 · CC BY 4.0 · 2 min
El vórtice en el ala de un insecto nace con la misma frecuencia que el vórtice detrás de un tubo truncado.

Si soplas sobre un tubo truncado, detrás de él comenzarán a desprenderse vórtices alternadamente. La frecuencia con la que aparecen no depende de la fuerza con la que soples: está determinada únicamente por el tamaño del tubo y la velocidad del flujo. Este ritmo se describe mediante el número de Strouhal, que para los cuerpos más diversos permanece aproximadamente igual, alrededor de 0.16.

El número de Strouhal indica cuántos vórtices alcanzan a nacer durante el tiempo en que el flujo recorre una distancia igual al tamaño del cuerpo. Para cuerpos romos, este número siempre se encuentra en un estrecho corredor entre 0.15 y 0.17.

Cuando un insecto bate el ala, en su borde de ataque se forma un vórtice que genera sustentación. Luego el vórtice se desprende y en el siguiente medio batido aparece uno nuevo. El autor del trabajo descubrió que la frecuencia de estos nacimientos obedece al mismo número de Strouhal, si se elige correctamente el tamaño característico de la zona de separación y la velocidad de desprendimiento. Para alas fijas con excitación artificial de vórtices, la máxima sustentación se alcanza precisamente con un número de Strouhal de 0.17. Para doce especies de insectos que se mantienen suspendidos, desde el mosquito hasta el escarabajo, el número de Strouhal promedio resultó ser 0.162, nuevamente dentro del mismo rango.

Resulta que el insecto no solo bate sus alas a un ritmo arbitrario, sino que entra en resonancia con el ritmo propio del flujo separado. Este ritmo es el mismo para un tubo truncado y para el ala de una abeja. Gracias a esta ley, los ingenieros pueden calcular la frecuencia de batido y la carga aerodinámica de futuros microrrobots de alas batientes sin necesidad de ajustar los parámetros para cada especie.

El ángulo de ataque medio con el que los insectos en vuelo estacionario minimizan la potencia aerodinámica es de unos 42 grados, sorprendentemente cercano al valor medio de 40 grados obtenido a partir de datos publicados de insectos reales.

St_p = \frac{f_p D'}{U_{sep}}
Relación entre la frecuencia de generación de vórtices y la velocidad de desprendimiento dividida por el tamaño característico de la zona de desprendimiento
St_f = \frac{2 f_f D'}{V_{sep}}
El doble de la frecuencia de batido (un vórtice por semibatido) multiplicado por el tamaño de la zona de desprendimiento y dividido por la velocidad de desprendimiento