Ciencia

Diseñan el traje de baño más rápido del mundo
En su concepción se ha aplicado la dinámica de fluidos computacional


Utilizando la dinámica de fluidos computacional o CFD, un equipo de ingenieros de la Universidad de Nottingham, en el Reino Unido, ha diseñado el bañador más rápido del mundo, confeccionado con distintos tejidos en función de las áreas de menor o mayor rozamiento. La compañía Speedo, que ha participado en la investigación, ha aplicado técnicas de la NASA y de otros institutos internacionales de investigación, así como de ANSYS, uno de los líderes mundiales en suministro de programas informáticos de simulación para diseños, para crear este nuevo bañador, con el que ya se han batido tres récords del mundo de velocidad.


Fuente: Tendencias Cientificas


Una técnica de modelización informática altamente especializada, desarrollada en la Universidad de Nottingham, en el Reino Unido, ha sido utilizada en el diseño del traje de baño más rápido del mundo.

El profesor Herve Morvan, de la School of Mechanical, Materials and Manufacturing Engineering de dicha universidad, ha participado como consejero para el departamento AQUALAB de desarrollo e investigación de la compañía Speedo, especializada en la fabricación y diseño de trajes de baño de competición.

El resultado: el bañador LZR Racer con el que, según informa Speedo, ya se han batido tres records del mundo de velocidad.

Fluidos e informática

La Universidad de Nottingham publica en un comunicado que Speedo ha aplicado técnicas de la NASA y de otros institutos internacionales de investigación, así como de socios industriales como ANSYS, uno de los líderes mundiales en suministro de programas informáticos de simulación para diseños, para crear este nuevo bañador.

En concreto, Morvan y su equipo se han encargado de modelar informáticamente el flujo de fluido, en este caso del agua alrededor del cuerpo de los nadadores. Morvan está especializado en dinámica de fluidos computacional (CFD), con experiencia en técnicas cuantitativas, en física de turbulencias y fluidos químicamente reactivos, particularmente en el contexto de entornos de agua y flujos de aire.

La dinámica de fluidos computacional o CFD es una de las ramas de la mecánica de fluidos que aplica métodos numéricos y algoritmos para resolver y analizar problemas relacionados con los flujos de fluidos.

Los ordenadores se utilizan para realizar los millones de cálculos que se requieren para simular la interacción de fluidos y gases con las complejas superficies utilizadas en el diseño.

La tecnología CFD se utiliza comúnmente en la industria de la aeronáutica y en otras aplicaciones relacionadas con los sectores biomédicos o deportivos. En el caso del diseño de este bañador, en el AQUALAB de Speedo los ingenieros examinaron a 400 atletas y exploraron a una serie de atletas destacados.


La física llevada al tejido y a los complementos

Utilizando el análisis CFD, Morvan y su equipo pudieron señalar las áreas del cuerpo de los deportistas en que se producía una mayor fricción con el agua durante la natación.

Con estos datos, los diseñadores pudieron ubicar en el bañador un tejido de baja fricción, desarrollado por Speedo, en los lugares más convenientes. Según Morvan, gracias a la dinámica de fluidos computacional, se ha podido crear un bañador que produce un 5% menos de resistencia al contacto con el agua que el anterior bañador creado por Speedo en 2007, el FS Pro, con el que los nadadores superaron 21 récords mundiales.

Como acompañamiento a este diseño, además, la compañía ha creado unas gafas (las Sidewinder and Aquasocket), con cubierta de caucho termoplástico, y un gorro (el Aqua-V™) especial para carreras de natación.

Para el diseño de éste también se utilizó la tecnología CFD, según informa Speedo, con el fin de identificar las áreas de mayor resistencia alrededor de los ojos y en la cabeza de los nadadores.

Posteriormente, se utilizó silicona de diferente densidad en función de la resistencia de cada zona: una densidad más espesa en la parte superior del gorro para reducir las arrugas, una densidad más fina en la sección intermedia para permitir que el gorro se alargue y se acople mejor, y una sección en la base alrededor del nacimiento del pelo que proporciona un ajuste ergonómico y estable.

Vencer las resistencias

Según Natacion Online, cuando un nadador se desplaza en el agua aparecen tres tipos de resistencias: la resistencia de forma o presión, la resistencia por oleaje (cuando el cuerpo se mueve entre el agua y el aire) y la resistencia por fricción.

La resistencia por presión es la más importante de las tres, y se debe a que durante la natación se genera un gradiente de presiones que frena el avance del cuerpo. Esto es debido principalmente a que el agua deja de fluir laminarmente, apareciendo flujos turbulentos. La resistencia por fricción, aunque es la menos importante, es la que más ha revolucionado la estética de los nadadores con el desarrollo de bañadores de cuerpo entero.

Los bañadores que imitan la piel de tiburón actuales permiten disminuir esta resistencia en casi un 8% gracias al denominado “efecto Riblet”, que es el efecto que producen los dentículos icroscópicos de la piel del tiburón al contacto con el agua, originando del vórtices verticales o espirales de agua, que permiten mantener ésta cerca de la superficie, evitando así la aparición de zonas de baja presión y flujos turbulentos.

El nuevo bañador de Speedo cuenta con un tejido que incluso va más allá del de los anteriores productos de la misma marca (de la saga “FastSkin ", imitadora de la piel del tiburón), bautizado como LZR Pulse, que repele el agua y reduce la vibración del músculo y de la piel mediante una cuidada compresión.
http://www.nottingham.ac.uk/
http://www.nottingham.ac.uk/schoolm3/
http://www.speedo.com/index.php?option=com_content&task=view&id=304&Itemid=157&lc=en&cc=global
http://www.speedo.com/index.php?option=com_content&task=view&id=814&Itemid=281&lc=en&cc=global
http://www.nottingham.ac.uk/public-affairs/press-releases/index.phtml?menu=pressreleases&code=ENGI-50/08&create_date=28-feb-2008
http://natacionline.blogspot.com/2007/09/el-anlisis-biomecnico-en-la-natacin.html


Innovador método para diseñar y producir nuevos fármacos

(NC&T) Según Huw M.L. Davies, profesor del Departamento de Química de la Universidad de Buffalo y uno de los autores de la investigación, usar para la búsqueda de nuevos fármacos los métodos tradicionales, que se vienen utilizando desde hace unos cien años, implica muchas probabilidades de que los compuestos que se obtengan sean demasiado similares a los que existen actualmente. En cambio, con la nueva técnica, virtualmente cada reacción producirá una nueva entidad estructural. Eso es crítico para el desarrollo de fármacos del todo nuevos.

El método es la base de una nueva compañía biotecnológica llamada Dirhodium Technologies, LLC, con sede en Buffalo.

La estrategia química que Davies ha desarrollado depende del uso de catalizadores propios que su compañía fabrica.

Cantidades muy pequeñas de catalizador a base de rodio pueden tener un impacto muy grande: con 1 gramo se pueden producir 10 kilogramos de producto farmacéutico.

Hasta ahora, la nueva estrategia de síntesis ha producido compuestos con actividad potencial contra una amplia gama de enfermedades, que van desde el cáncer hasta trastornos del sistema nervioso central como la depresión, pasando por enfermedades inflamatorias y microbianas, e incluso medicamentos para tratar la adicción a la cocaína.

Además de ayudar a diseñar nuevos productos, el método también permite la producción más eficiente y económica de los mismos.


Mediante levitación magnética permite sentir la textura de los objetos que aparecen en pantalla


Un dispositivo da a los usuarios de ordenador el sentido del tacto

Un interfaz que usa la levitación magnética proporcionará a los usuarios de un ordenador sensaciones táctiles o de fuerza. Este nuevo dispositivo, que ha sido creado por científicos de la Universidad Carnegie Mellon dentro de un proyecto internacional, permitirá asimismo percibir texturas. Según sus creadores se trata de una tecnología asequible y práctica. Por el momento sólo se han fabricado diez dispositivos, que han sido repartidos entre diferentes universidades para que otros investigadores lo prueben y hagan sus aportaciones a esta nueva tecnología

Fuente: Tendencias Cientificas

Durante mucho tiempo, los ordenadores han sido usados como herramienta para diseñar y manipular objetos tridimensionales. Muy pronto nos permitirán, además, sentir la textura de los objetos o percibir cómo quedan unidos gracias a una base táctil desarrollada por la Universidad Carnegie Mellon.

A diferencia de otras interfaces hápticos (todo el conjunto de sensaciones no visuales y no auditivas que experimenta un individuo), basados en motores y uniones mecánicas para proporcionar alguna sensación táctil o de fuerza, este dispositivo, desarrollado por Ralph Hollis, investigador del Instituto Robótico de Carnegie Mellon, usa la levitación magnética y una parte movible para dar a los usuarios una experiencia lo más real posible. De esta manera, los usuarios pueden percibir texturas, sentir contactos duros o notar pequeños cambios en la posición mientras usan esta interfaz, que además responde rápidamente a sus movimientos.

“Pensamos que este dispositivo proporciona el sentido del tacto más realista que cualquier otra interfaz háptica del mundo”, comenta Hollis en un comunicado. Hollis y su equipo llevan desde 1997 en este proyecto. A día de hoy han conseguido mejorar su funcionamiento y su ergonomía, así como reducir el precio de su fabricación. Hasta el momento han construido diez dispositivos que han distribuido entre grupos de investigación hápticos de Estados Unidos y Canadá.

En manos de otros investigadores

“Hemos conseguido evolucionar desde un prototipo hasta un sistema avanzado susceptible de ser usado por otros investigadores. Poner este instrumento en manos de otros investigadores es fundamental para un campo de estudio tan joven como es la tecnología háptica”.

Aunque hasta ahora las interfaces hápticas han sido usadas en el diseño de ingeniería, en dispositivos de entretenimiento, en entornos de realidad virtual, en el manejo remoto de robots o en la formación de médicos y dentistas, lo cierto es que todas sus potencialidades no han sido todavía exploradas. Ese es el caso de la interfaz háptica de levitación magnética, ya que únicamente esos diez dispositivos están siendo probados.

“Se trata de una tecnología asequible que es también práctica”, comenta Hollis. “Ahora otras personas tienen esta tecnología, lo cual representa una auténtica transferencia tecnológica”.

Seis dispositivos serán entregados en las universidades de Harvard, Stanford y Purdue, así como en las de Utha y British Columbia. Todas estas instituciones forman parte del Magnetic Levitation Haptic Consortium , un consorcio internacional dedicado a desarrollar el uso de esta tecnología.

Primeras aplicaciones

Algunas de estas universidades ya se están beneficiando directamente de su utilización. Así, Hon Tan, que es profesora de ingeniería informática y eléctrica en la Universidad de Purdue, y que forma parte del consorcio, está estudiando la percepción humana de texturas finas, un trabajo que requiere una simulación con resolución en el ámbito de micras. “Esto está más allá de las posibilidades de la mayoría de los dispositivos hápticos disponibles, sin embargo, el desarrollo de Hollis nos ha permitido poder seguir adelante con esta investigación”, comenta Tan.

El campo de la investigación y el desarrollo háptico se está expandiendo rápidamente. Según sus responsables, esta investigación de Carnegie Mellon abre nuevas posibilidades al haber unido el “mundo háptico” con una interfaz cómoda de levitación magnética.

El sistema elimina por completo la maraña de cables, voluminosas conexiones y complejidades mecánicas de otros desarrollos hápticos. En su lugar, los investigadores han usado una única parte móvil, de forma semiesférica, ligera y que “flota” sobre campos magnéticos.

El mecanismo es parecido al usado en los trenes de levitación magnética, o maglev, que viajan suspendidos en el aire por encima de una vía, siendo propulsados hacia adelante por medio de las fuerzas repulsivas y atractivas del magnetismo. La ausencia de contacto físico entre el carril y el tren hace que la única fricción sea la del aire.

Esta pieza central semicircular, llamada flotor, está rodeada por seis bobinas de alambre, a través de las fluye la corriente eléctrica, que a su vez interacciona con los potentes imanes que tiene debajo, lo que hace que el flotor levite.

El sistema se controla con un mando que funciona como el ratón de un ordenador, pero en tres dimensiones, y permitiendo movimientos libres con seis variantes: arriba/abajo, de lado a lado, adelante/atrás, viraje, inclinación y rodamiento.

Unos sensores ópticos miden la posición del flotor en todo momento, y esta información es usada para controlar la posición y la orientación de un objeto virtual. Si ese objeto se topa con alguna superficie virtual, o con otro objeto que aparezca en pantalla, produce una sensación táctil en el usuario.