Bombear gas y líquido como lo hace el corazón puede ahorrar un 9 % de energía

Una investigación del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria concluyó que una propulsión pulsante de fluidos a través de tuberías similar al flujo de sangre en el corazón tiene el potencial de reducir el consumo de energía en un nueve por ciento

Transformar el bombeo de gas y líquidos a través de tuberías para que lo haga como el corazón humano puede ahorrar un 9 % de energía, según una investigación del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA).

El estudio llevado a cabo por un equipo de científicos de ese instituto con sede en la ciudad de Klosterneuburg, a 20 kilómetros al norte de Viena, ha sido publicado en la revista especializada Nature.

Su principal conclusión es que una propulsión pulsante de fluidos a través de tuberías similar al flujo de sangre en el corazón tiene el potencial de reducir el consumo de energía en un nueve por ciento, explica el físico Björn Hof, catedrático del ISTA y jefe del equipo investigador.

“Quizás la naturaleza haya pensado en algo”, comenta el experto en una declaraciones que publica este miércoles la agencia austríaca APA, en las que aboga por observar e imitar a la naturaleza.

Según Hof, las bombas actuales, como las que impulsan el agua a una manguera o las de las gasolineras, en las que el combustible suele recorrer kilómetros de distancia hasta llegar a su destino, consumen mucha energía, en concreto un 10 % del consumo industrial de electricidad.

Con el corazón como modelo, los científicos austríacos tuvieron la idea de dar un “descanso” a esas bombas, similar a la pausa que hace el corazón entre latido y latido, con lo que se habrían reducido las “turbulencias”.

El resultado del experimento fue un ahorro de energía de un 9 % y una bajada de la fricción en un 27 %.

“En las grandes conducciones urbanas de agua o en los oleoductos, el 90 % de las pérdidas por fricción, y por tanto de los costes, se debe a las turbulencias”, resalta Hof.

El grupo en torno al profesor de física se propuso profundizar en la naturaleza de la turbulencia y la dinámica de los fluidos complejos, que no son lineales.

“La mayoría de los flujos de fluidos en aplicaciones prácticas son turbulentos, pero nuestra comprensión de este fenómeno es aún muy limitada”, señalan en la web del ISTA.

Indican que es la turbulencia la que determina las pérdidas por fricción, así como las propiedades de transporte y mezcla.

Para comprender su origen, se centraron en estudiar cuándo y cómo surge por primera vez de un flujo ordenado y laminar.

“Si pudiera mantener el flujo laminar, podría bombear la misma cantidad de agua con un 10 % o menos de energía”, subraya Hof.

Para comprobar que este método, en efecto, funcionaría, realizaron pruebas solamente con tubos rectos, lo que dio resultados “muy prometedores”, aunque Hof asegura que con tuberías curvadas también debería funcionar, siempre y cuando no sea una curvatura exagerada.

Por lo tanto, para este proyecto no sería necesario sustituir las tuberías, pero sí transformar las bombas para aplicar esos movimientos pulsantes.

“El mayor problema es que la mayoría de las bombas están diseñadas para bombear a un ritmo constante y si empiezo a subirlas y bajarlas, me imagino que dejarán de funcionar y sufrirán. Por lo demás, desde mi punto de vista, no hay nada que lo impida”.

Según el estudio, “imitar la naturaleza parece ser la solución al problema global del ahorro de energía”.

El equipo de Hof combina experimentos de laboratorio con simulaciones informáticas de alta resolución, y utiliza métodos de dinámica no lineal y física estadística para descubrir aspectos clave de la transición entre flujo laminar y turbulento.

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