Un equipo de la Universidad de Nueva York ha creado unos \u00abengranajes l\u00edquidos\u00bb que transmiten movimiento sin dientes, sin correa y sin contacto directo entre piezas. La idea parece casi de magia de cocina, como cuando remueves agua en un vaso y algo empieza a girar dentro, pero aqu\u00ed est\u00e1 medida con precisi\u00f3n de laboratorio.<\/p>\n\n\n\n
El avance no sustituye ma\u00f1ana a todos los engranajes de metal. Pero s\u00ed abre una v\u00eda curiosa para dise\u00f1ar m\u00e1quinas<\/a> m\u00e1s flexibles, menos sensibles a la suciedad y capaces de cambiar la direcci\u00f3n del giro ajustando el flujo del l\u00edquido. La clave est\u00e1 en usar corrientes de fluido como si fueran dientes invisibles.<\/p>\n\n\n\n Un engranaje normal funciona porque sus dientes encajan con los de otra rueda. Si uno gira, empuja al otro. Es simple, eficaz y lleva miles de a\u00f1os dentro de relojes, molinos, robots<\/a> y todo tipo de m\u00e1quinas.<\/p>\n\n\n\n El problema es que esos dientes deben estar muy bien alineados. Una mota de polvo, una separaci\u00f3n incorrecta o una pieza deformada puede atascar el sistema. Por eso Jun Zhang<\/a>, profesor de matem\u00e1ticas y f\u00edsica en NYU y NYU Shangh\u00e1i, plante\u00f3 otra pregunta. \u00bfY si el empuje lo hiciera el l\u00edquido?<\/p>\n\n\n\n El trabajo fue desarrollado por Jesse Etan Smith, Leif Ristroph y Jun Zhang, vinculados a la Universidad de Nueva York y al Courant Institute School of Mathematics, Computing, and Data Science. Ristroph se especializa en din\u00e1mica de fluidos, es decir, en c\u00f3mo se mueven l\u00edquidos y gases alrededor de objetos.<\/p>\n\n\n\n Para probar la idea, el equipo sumergi\u00f3 dos cilindros en una mezcla de agua y glicerol. El glicerol ayuda a modificar c\u00f3mo de espeso se comporta el l\u00edquido, algo parecido a comparar agua con un jarabe ligero. Uno de los cilindros giraba con ayuda de un motor, mientras el otro quedaba libre.<\/p>\n\n\n\n Un rotor es una pieza que gira sobre su propio eje. En este experimento, el rotor activo mov\u00eda el l\u00edquido de alrededor y ese movimiento llegaba hasta el rotor pasivo. Para ver mejor las corrientes, los investigadores a\u00f1adieron peque\u00f1as burbujas al fluido.<\/p>\n\n\n\n La hidrodin\u00e1mica es precisamente eso, estudiar c\u00f3mo se mueven los l\u00edquidos y c\u00f3mo empujan a otros cuerpos. No hace falta imaginar ecuaciones complicadas. Basta pensar en una cuchara removiendo una sopa y en c\u00f3mo el remolino arrastra trozos cercanos.<\/p>\n\n\n\n Cuando los dos cilindros estaban muy cerca, las corrientes entre ellos se comportaban como los dientes de dos engranajes. El rotor pasivo giraba en sentido contrario al rotor impulsado. Era el modo m\u00e1s parecido a un engranaje cl\u00e1sico, solo que sin roce entre piezas.<\/p>\n\n\n\n Pero al separar m\u00e1s los cilindros y hacer girar m\u00e1s r\u00e1pido el primero, el sistema cambiaba de comportamiento. El flujo rodeaba al rotor pasivo de una forma parecida a una correa alrededor de una polea. En ese caso, ambos rotaban en la misma direcci\u00f3n. Peque\u00f1o cambio, efecto grande.<\/p>\n\n\n\n \u00abInventamos nuevos tipos de engranajes que se acoplan haciendo girar un fluido en lugar de entrelazar dientes, y descubrimos nuevas capacidades para controlar la velocidad de rotaci\u00f3n e incluso la direcci\u00f3n\u00bb, explic\u00f3 Jun Zhang. Su perfil acad\u00e9mico en NYU Shangh\u00e1i lo sit\u00faa como codirector del NYU-ECNU Institute of Physics y profesor de f\u00edsica y matem\u00e1ticas.<\/p>\n\n\n\n En la pr\u00e1ctica, eso significa que una m\u00e1quina podr\u00eda variar su comportamiento cambiando la velocidad, la separaci\u00f3n entre piezas o las propiedades del l\u00edquido. No es poca cosa. Un sistema mec\u00e1nico que no dependa de dientes r\u00edgidos puede ser m\u00e1s tolerante a fallos, aunque todav\u00eda queda camino para llevarlo fuera del laboratorio.<\/p>\n\n\n\n Leif Ristroph resumi\u00f3 una de las ventajas de forma muy directa. \u00abLos engranajes normales tienen que dise\u00f1arse con cuidado para que sus dientes encajen exactamente, y cualquier defecto, separaci\u00f3n incorrecta o part\u00edcula de suciedad hace que se atasquen\u00bb, se\u00f1al\u00f3. \u00abLos engranajes fluidos no tienen ninguno de estos problemas, y la velocidad e incluso la direcci\u00f3n pueden cambiarse de maneras que no son posibles con engranajes mec\u00e1nicos\u00bb.<\/p>\n\n\n\n Esto podr\u00eda interesar en dispositivos<\/a> peque\u00f1os, rob\u00f3tica<\/a> blanda o mecanismos que trabajen en entornos donde las piezas r\u00edgidas sufren desgaste. Tambi\u00e9n puede ayudar a entender mejor c\u00f3mo se transmiten giros entre objetos dentro de fluidos, algo \u00fatil en ingenier\u00eda y en sistemas biol\u00f3gicos. Al final del d\u00eda, no solo se trata de hacer girar dos cilindros, sino de controlar movimiento sin contacto.<\/p>\n\n\n\n El estudio muestra el principio f\u00edsico, no un producto listo para una f\u00e1brica. Antes de imaginar engranajes l\u00edquidos dentro de robots comerciales, habr\u00eda que probar duraci\u00f3n, consumo de energ\u00eda, precisi\u00f3n y comportamiento con otros l\u00edquidos. Tambi\u00e9n habr\u00eda que ver qu\u00e9 pasa cuando el sistema se hace m\u00e1s peque\u00f1o o m\u00e1s grande.<\/p>\n\n\n\n Aun as\u00ed, la propuesta tiene valor porque reimagina una pieza muy antigua con una herramienta muy com\u00fan, el agua. Un engranaje sin dientes suena raro, pero la l\u00f3gica es clara. Si el flujo puede empujar con control, tambi\u00e9n puede transmitir movimiento.<\/p>\n\n\n\n El estudio principal se ha publicado en Physical Review Letters<\/em><\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Un equipo de la Universidad de Nueva York ha creado unos \u00abengranajes l\u00edquidos\u00bb que transmiten movimiento sin dientes, sin correa … <\/p>\nEngranajes sin dientes<\/h2>\n\n\n\n
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Qu\u00e9 hizo el equipo<\/h2>\n\n\n\n
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El l\u00edquido hace de puente<\/h2>\n\n\n\n
Dos formas de girar<\/h2>\n\n\n\n
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Control con agua<\/h2>\n\n\n\n
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Por qu\u00e9 puede importar<\/h2>\n\n\n\n
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Lo que falta por probar<\/h2>\n\n\n\n