La ingeniería se inspira en los bigotes de foca para revolucionar la obtención de energía eólica.

La naturaleza no deja de sorprendernos. El ingenio humano basado en la naturaleza menos aún. Un equipo de investigación liderado por el Dr. Yaqing Jin, profesor asistente en la Universidad de Texas en Dallas (UTD), ha desarrollado un sensor inspirado en los bigotes de las focas que promete mejorar la seguridad de las turbinas eólicas marinas. Estos sensores, capaces de detectar vibraciones y cambios en el flujo del agua, han sido diseñados para proteger las turbinas de las severas condiciones oceánicas, como tormentas y fuertes vientos, que pueden dañar sus estructuras. Este avance podría marcar un hito en la expansión de la energía eólica en alta mar, un sector con gran potencial pero expuesto a riesgos ambientales significativos.

El proyecto, financiado por el Programa de Investigación del Golfo de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina, surge de la observación de cómo las focas utilizan sus bigotes para percibir el entorno marino. “La geometría de los bigotes de las focas no es circular; la forma es de cilindros retorcidos”, explica Jin. Este diseño permite que las focas detecten cambios sutiles en el agua y, en el laboratorio, se han creado sensores que imitan esta sensibilidad, lo que podrían advertir a los operadores de turbinas que se encuentren en condiciones adversas.

La naturaleza como inspiración: los bigotes de las focas

Los bigotes de las focas (llamados vibrisas de forma genérica) han evolucionado para ser detectores de flujo increíblemente sensibles. Cuando una foca se desplaza por el océano, sus vibrisas, de forma ondulada y retorcida, captan pequeños movimientos y vibraciones que las guían hacia sus presas. Inspirado por esta capacidad, el Dr. Jin diseñó un sensor que imita la estructura en espiral de estos bigotes para monitorear las corrientes marinas. Según el científico, “esas formas de cilindros torcidos permiten a las focas detectar cambios en el ambiente marino”.

Los sensores bioinspirados de Jin fueron diseñados y probados en el laboratorio de Fluidos, Control de Turbulencias y Energía Renovable de la UTD. Para simular el entorno oceánico, el equipo construyó un canal de agua de aproximadamente dos metros en el que el agua fluye a diferentes velocidades, emulando las condiciones reales del océano. De este modo pudieron analizar cómo reaccionan los sensores al flujo cambiante, un aspecto fundamental para prever tormentas o corrientes peligrosas que podrían afectar a las turbinas en alta mar?

Seguridad para la energía eólica marina

El uso de sensores inspirados en los bigotes de las focas ofrece una ventaja clave sobre los métodos tradicionales basados en ondas sonoras, que pueden afectar negativamente a la vida marina. Los sensores de vibración desarrollados por Jin detectan cambios de flujo sin emitir ruidos, lo que minimiza su impacto ambiental. “Los sensores sensibles a la vibración tienen ventajas sobre la tecnología de detección submarina que usa ondas sonoras, la cual puede molestar a la fauna marina”, explica Jin?.

Pero es que hay más. Estos sensores pueden ayudar a los operadores de turbinas a anticipar condiciones peligrosas, como olas altas o fuertes corrientes, es decir, no hay que esperar a que el problema llegue. Las turbinas en alta mar son estructuras complejas que requieren anclajes al fondo marino y están expuestas a constantes movimientos de las olas. Un sistema de alerta temprana proporcionado por estos sensores podría permitir que los equipos técnicos actúen con rapidez y eviten daños mayores en las turbinas, salvaguardando tanto a los trabajadores como a las infraestructuras en alta mar?

La biomimética: soluciones tecnológicas inspiradas en la naturaleza

La biomimética, o el arte de imitar a la naturaleza, ha sido una fuente de innovación desde hace siglos. Este enfoque busca entender cómo los organismos vivos resuelven problemas y aplicar esos principios en soluciones tecnológicas. Uno de los ejemplos históricos más conocidos es el de Leonardo da Vinci, quien observó las alas de aves y murciélagos en su intento de diseñar máquinas voladoras en el siglo XV. Aunque no logró el éxito completo, su trabajo sentó las bases para futuros inventores. La biomimética basa sus fundamentos en la forma, en las funciones y en los mecanismos que la naturaleza ha perfeccionado durante millones de años en una muestra magistral de evolución.

Un ejemplo destacado es el trabajo de Juan de la Cierva, inventor español del autogiro, un precursor del helicóptero moderno. En la década de 1920, de la Cierva buscaba resolver el problema de estabilidad que presentaban los aviones al aterrizar. Se inspiró en el vuelo de las semillas de los sicómoros, que giran para descender lentamente, diseñó un sistema de alas rotativas que estabilizaban el aparato al tomar contacto con el suelo.

La biomimética sigue siendo una herramienta clave en la ciencia moderna, con ejemplos en todas las disciplinas. En robótica, la flexibilidad de los tentáculos del pulpo ha sido una auténtica musa de brazos robóticos que pueden agarrar objetos con delicadeza, mientras que la estructura de los ojos de los insectos se ha usado en el diseño de cámaras de visión panorámica. Otro caso famoso es el tren bala japonés, cuyo diseño de punta se inspira en el pico del martín pescador, reduciendo el ruido al entrar y salir de túneles.