La eficacia de la ballena al nadar es como la de un pez

Una ballena enorme es casi tan eficiente como un atún, mucho más pequeño, en su uso de energía al nadar, según una investigación que podría ayudar en el diseño de vehículos de superficie y submarinos, informó Proceedings of the National Academy of Sciences.

El estudio lo diseñó y encabezó Rahul Bale, de la Universidad Norhwestern en Illinois, y partió de la dificultad que ha habido para comparar la eficiencia en la propulsión de los animales de tamaño diferente.

El equipo investigador, que incluye a Neelesh Patankar, profesor de ingeniería mecánica en Northwestern, desarrolló una nueva norma que permite medir la eficiencia individual en el consumo de energía, lo cual hace posible tal comparación.

Acerca de la eficiencia comparada del atún o la ballena, “la respuesta depende de la definición de eficiencia”, señalaron los autores.

“Si uno usa el costo de transporte, definido como la energía requerida para mover sobre una unidad de distancia, entonces el atún sale ganando”, añade el artículo. “Si se toma la energía requerida para transportar una unidad de masa sobre una unidad de distancia, entonces la ballena gana”.

De la misma forma que un camión con remolque necesita más combustible que un automóvil pequeño para recorrer la misma distancia, podría pensarse que una ballena consume más energía que un atún para moverse.

Lo cual es cierto pero no significa que el mecanismo muscular de propulsión de la ballena sea menos eficiente que el del atún, o que el consumo de más energía en la ballena sea consecuencia inevitable de las leyes de la física, apuntaron los investigadores.

“Nuestro estudio es acerca de los cambios en el flujo de energía con el tamaño o masa”, explicó Patankar, quien ahora realiza una investigación de la medición de eficiencia para vehículos automotores en el Centro de Tecnología Avanzada de Vehículos del Laboratorio Nacional Argonne.

“Es bueno tener este conocimiento en el campo del transporte, ya sea que uno trabaje con automóviles, buques o aviones”, añadió. “¿Cuál es el límite que puede alcanzarse en la eficiencia? Nuestras mediciones pueden usarse para determinar el punto en el cual un animal o un vehículo funcionaría con la máxima eficiencia”.

La mediciones pueden usarse para determinar el punto en el cual un animal o un vehículo funcionaría con la máxima eficiencia

La medida, llamada coeficiente de consumo de energía, (ECC, por su sigla en inglés), es un baremo no dimensional del consumo de combustible, que permite que los ingenieros comparen los vehículos sin que importe su tamaño.

El coeficiente ECC toma en consideración la tasa metabólica, la masa muscular y las leyes de la física y después que lo desarrollaron los científicos lo aplicaron a animales que vuelan, desde insectos a grandes aves, o animales que nadan desde pequeños peces zebra a delfines y ballenas.

El ECC combinó exitosamente los datos de consumo de energía en una sola tendencia con respecto a la masa, un factor que varió casi un billón de veces desde el animal más pequeño al más grande.

La idea clave no era determinar el consumo de energía en relación con la masa, sino determinar el consumo de energía normalizado por una escala apropiada que toma en cuenta el tamaño del animal.

“Esto es, conceptualmente, análogo a la manera en que las formas aerodinámicas de los vehículos se evalúan no con una comparación de la resistencia, sino comparando una resistencia adecuadamente normalizada, es decir, la resistencia normalizada es el coeficiente de resistencia”, agregó el informe.