09/Dic/03

Un insecto, el escarabajo bombardero, será modelo para la industria aeronáutica

TEMAS: Biología, Zoología, Entomología, Insectos, Coleptera, Coleópteros, Bombardero, Armamento, Defensa

Hay un insecto que, igual que en la película de ciencia ficción Invasión, puede disparar un chorro caliente para defenderse. Es un coleóptero, que lanza sobre sus atacantes un chorro de líquido hirviente a alta presión. El mecanismo que produce este lanzamiento puede aportar una mejora significativa en el diseño de los motores de aeronaves.

Se está estudiando la técnica natural única de ignición que utiliza el escarabajo bombardero para ver si puede copiar para su uso en la industria aeronáutica.

Los científicos que estudian el mecanismo de defensa del escarabajo bombardero, basado en un chorro químico dirigido, tienen la esperanza de que ayudará a solucionar un problema que puede ocurrir de vez en cuando a altas altitudes: reencender un motor de avión a turbina de gas que se ha apagado, cuando la temperatura del aire en el exterior está a 50 grados centígrados bajo cero.

Este innovador proyecto de tres años, que se llevará a cabo en la universidad de Leeds, en los Estados Unidos, es financiado por el Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) y comenzará a principio del año próximo.

El escarabajo bombardero se defiende arrojando un chorro de alta presión de líquido hirviente a los depredadores (hormigas, ranas, arañas) en una acción de fuego rápido a la que se llama combustión de pulso. Impulsado por el profesor Tom Eisner de la universidad de Cornell, el nuevo proyecto busca mejorar la comprensión del original mecanismo de la combustión de pulso y del inyector del escarabajo. También apunta a determinar cómo podrían explotar este conocimiento los ingenieros de combustión para llevar a la práctica el sistema. El conocimiento que se obtenga podría ayudar, por ejemplo, al desarrollo de un dispositivo que sirva para volver a encender los motores de un avión cuando está a gran altitud, arrojando chorros de plasma en la cámara de combustión del motor con la necesaria exactitud.

El proyecto implicará el uso de un modelo numérico y matemático computarizado. Se centrará inicialmente en entender el funcionamiento de la cámara de combustión miniatura en forma de corazón que posee el escarabajo, que tiene menos de 1 milímetro de largo. Se harán entonces simulaciones de un compartimiento más grande, de alrededor de algunos centímetros, en el cual se encienden los gases elevando la temperatura de la superficie de la cámara. También será examinado el efecto de diversas boquillas de salida y compartimientos de explosión.

El equipo de investigación de este proyecto será conducido por Andy McIntosh, profesor de teoría de la termodinámica y combustión del Instituto de Investigación de Energía y Recursos de la universidad de Leeds. El profesor McIntosh dice: "el mecanismo de defensa del escarabajo bombardero representa una forma natural de combustión muy eficaz. Copiar tales mecanismos naturales es parte del campo cada vez mayor de la biomimética, donde los científicos obtienen gran conocimiento de las intrincadas características de diseño que ya existen en la naturaleza. Entender mejor a este escarabajo podía llevar a avances significativos en la investigación de la combustión."

Esta iniciativa, llamada "Learning from Controlled Explosions in Nature - Modelling the Catalytic Explosion Device of Bombardier Beetles", recibirá fondos por cerca de 135.000 libras y comenzará en febrero del 2004.

El líquido que eyecta el escarabajo bombardero contiene principalmente agua con quinones. En su trabajo básico, el profesor Tom Eisner de la universidad de Cornell, en los EEUU, descubrió que el escarabajo bombardero combina peroxidasa de hidrógeno e hidroquinona en una cámara de combustión minúscula y que, cuando éstos reaccionan, se emiten benzoquinona y vapor en un chorro a una temperatura de aproximadamente 100 grados centígrados.

En sus estudios preliminares, el profesor McIntosh ha encontrado que la forma de la minúscula cámara de combustión del escarabajo del bombardero es muy importante porque maximiza la cantidad de material que se expulsa en cada explosión (ocurren cerca de 300 explosiones por segundo). La forma del inyector, que puede girar sobre su eje en cualquier dirección, también es crítica.