El
Dr. Sergio Preidikman* investiga en Aeroelasticidad, un área de
la Mecánica Aplicada. Tiempo atrás, dictó una conferencia
en el Instituto de Matemática Aplicada del Litoral (IMAL/Conicet/UNL),
de nuestra ciudad, referida a micro-vehículos supermaniobrables,
para cuyo diseño los científicos se inspiran en la Naturaleza.
¿Qué significa “aeroelasticidad”?
Esta combinación de las palabras “aerodinámica” y “elasticidad”
define la rama de la mecánica aplicada que trata de los fenómenos
que ocurren en cualquier estructura que tenga elasticidad, que esté
inmersa en un fluido, tal como el agua o el aire, que excita a esta estructura
elástica para que se mueva también de alguna manera. Al
acoplarse con el fluido, la estructura puede comportarse favorable o desfavorablemente.
Quizás, el ejemplo más “tristemente” famoso de un fenómeno
aeroelástico -conocido como “flutter”, en inglés- es el
del puente Tacoma Narrows, en el Estado de Washington (EE. UU.), que comenzó
a oscilar, autoexcitado, hasta que se destruyó totalmente. Los
estudios aeroelásticos nos permiten, por ejemplo, predecir cómo
evolucionará este fenómeno con el fin de evitar consecuencias
desfavorables.
¿En qué
otros objetos actúa la aeroelasticidad?
En los aviones, en los cables de conducción de energía eléctrica
y en los edificios altos, por citar pocos ejemplos. En el último
caso, cabe mencionar el “Citicorp Center Building”, de Nueva York, cuyas
oscilaciones, debidas a fenómenos aeroelásticos, eran tan
grandes que hubo que colocar en su techo una masa de casi 400 mil kilos
para reducir las vibraciones inducidas por el viento.
¿Por qué
es importante investigar en este tema?
En principio, porque los resultados permiten hacer ingeniería “predictiva”
y saber qué sucederá con una estructura que se está
diseñando antes de que la misma esté construida, con lo
cual se gana en seguridad. Pero los estudios también sirven para
averiguar causas de fallas; por ejemplo, la rotura de la estructura de
un avión en un túnel de viento, cuando el fenómeno
aeroelástico sucede a una velocidad menor a la esperada. Sin embargo,
y éste es el motivo por el cual di mi charla aquí, mi trabajo
actual no tiene que ver con lo anterior sino con la forma en que algunos
insectos y pájaros pequeños obtienen ventajas de la aeroelasticidad
para mantenerse en vuelo. El avión vuela independientemente del
fenómeno aeroelástico; en cambio, el vuelo de las aves es
una consecuencia directa de este fenómeno. En otras palabras, si
algunos insectos o aves pequeñas no “hicieran” aeroelasticidad
no volarían; ellos necesitan deformarse -o vibrar- de alguna manera
para así poder mantenerse en vuelo.
¿Qué
caracteriza a los microvehículos?
Desde hace tiempo, algunas agencias gubernamentales de EE. UU. desean
diseñar prototipos de microvehículos supermaniobrables,
del tamaño de un abejorro o un picaflor, con capacidades extremas
de maniobrabilidad. Éstas les permitirían volar en el pasillo
de una casa, aterrizar “patas para arriba” -como una mosca o una mariposa-,
mantenerse suspendidos volando en un mismo lugar, o girar para cambiar
la orientación de sensores, o de lo que se quiera poner en ellos.
En 2004, mientras trabajaba en un proyecto relacionado con este tema,
un proyecto sobre micromecánica, me preguntaba por qué no
observábamos a la Naturaleza, que desde tiempos remotos venía
haciendo que ciertas cosas volaran. Luego, con dos profesores de la Universidad
de Maryland, en College Park (EE. UU.), decidimos escribir una propuesta
para una agencia del gobierno, expresando que nos inpiraríamos
en la Biología para diseñar un microvehículo como
los ya mencionados. Dicho de otra manera, íbamos a tratar de entender
qué había hecho la Naturaleza y así ver cómo
podíamos utilizar lo aprendido para diseñar microvehículos
aéreos. Al estudiar el vuelo de algunos insectos y aves pequeñas
me di cuenta de que no se trataba de un fenómeno sólo aeroelástico,
sino de uno aeroservoelástico - “servo” indica sistemas de control-.
Esto significa que no se trata de una estructura pasiva que vibra por
la acción del fluido que fluye a su alrededor, sino de una estructura
activa, con sensores y actuadores embebidos en ella. Esta estructura activa
se pone a la misma frecuencia con el sistema de visión y el sistema
nervioso (o equivalente) para optimizar los mecanismos de vuelo.
¿Cuál
ha sido su principal aporte a la disciplina?
Lo he hecho en “aeroelasticidad no lineal”. Con las técnicas clásicas
de la aeroelasticidad lineal se podía predecir en qué momento
comenzaba a ocurrir el “flutter”, pero no era posible decir qué
pasaría a continuación. El comportamiento “post-flutter”
es lo que en matemática se conoce como “de naturaleza no lineal”.
Mi aporte permite saber qué sucede después de que este fenómeno
comienza, lo que se reflejó en el diseño de un avión
que produce la empresa “Cessna” (de EE. UU.). Mi contribución refiere
a la predicción de lo que le sucede a esta aeronave cuando supera
la “velocidad crítica”, o velocidad a la cual el “flutter” empieza.
¿En qué
proyecto trabaja en nuestro país?
En éste de microvehículos, financiado por una agencia de
EE. UU., y que también efectúo como investigador del Conicet
en la Argentina. Realizo actividades en ambos países, las que reciben
apoyo del Conicet
y de las Secretarías
de Ciencia y Técnica de las universidades nacionales de Río
Cuarto y de Córdoba.
(*) Ingeniero Mecánico Aeronáutico (UNC), Master en Ingeniería Civil (Universidad de Puerto Rico) y doctor en Mecánica Aplicada (Instituto Virginia Tech; EE. UU.). Es investigador del Conicet y docente en la UNC y en la UNRC.
