Científicos finalmente confirman una teoría mecánica de 50 años

Investigadores de la EPFL (Escuela Politécnica Federal de Lausana) ha confirmado una teoría que se ha utilizado en mecánica durante más de medio siglo, a pesar de que nunca se ha validado por completo. FOTO LA HORA: EPFL / EUROPA PRESS/DPA.

MADRID
Agencia dpa / (Europa Press)

Investigadores de la EPFL (Escuela Politécnica Federal de Lausana) ha confirmado una teoría que se ha utilizado en mecánica durante más de medio siglo, a pesar de que nunca se ha validado por completo.

Se trata de la denominada teoría del surco estrecha, o NGT, que explica cómo funcionan los rodamientos lubricados por aire en los sistemas mecánicos.

La teoría se propuso en 1965 pero, hasta hace poco, solo se había probado parcial o indirectamente. Investigadores del Laboratorio de Diseño Mecánico Aplicado (LAMD) de EPFL ahora han cerrado una brecha que ha persistido en la literatura científica durante más de 50 años. El equipo ha publicado sus hallazgos en la revista Mechanical Systems and Signal Processing.

¿Por qué tardó tanto en validar la teoría? “En ese momento, los ingenieros se contentaron con observar que la teoría funcionaba”, dice Eliott Guenat, asistente doctoral en EPFL y autor principal del artículo. “Pero todo eso cambió, porque las piezas mecánicas que estamos desarrollando hoy son mucho más avanzadas e intrincadas”.

La teoría del surco estrecho fue propuesta en 1965 por JH Vohr y CY Chow, dos ingenieros de Mechanical Technology, con sede en Nueva York. La teoría explica el funcionamiento de los cojinetes ranurados con espiga, o HGJB, un tipo de cojinete lubricado por aire que soporta piezas giratorias en sistemas mecánicos.

Existen muchos tipos diferentes de rodamientos, pero los HGJB son los más prometedores para desarrollar máquinas rotativas de ultra alta velocidad porque el rotor se apoya en un colchón de aire generado por el eje giratorio. “Lo que hace que los HGJB sean especiales es que no causan desgaste porque no hay contacto”, explica Jürg Schiffmann, quien dirige el LAMD, en un comunicado. “En mi laboratorio, estamos usando este diseño para desarrollar los sistemas de energía del futuro”.

Para validar la teoría del surco estrecho, los investigadores montaron un rotor apoyado por varios HGJB en una plataforma de prueba, y lo hicieron girar a 100.000 rotaciones por minuto. Luego, utilizaron un sistema agitador para hacer vibrar el rotor y observaron cómo reaccionaba. Las observaciones les permitieron calcular la rigidez y los coeficientes de amortiguación de los rodamientos, que compararon con las predicciones de la teoría. Descubrieron que NGT tendía a sobreestimar marginalmente ambos valores.

“Pudimos cuantificar la medida en que la teoría es válida”, dice Guenat. “Ahora que hemos reforzado nuestra comprensión, podemos tomar la teoría y aplicarla en la industria y la investigación de nuevas maneras”.

Guenat planea realizar más experimentos para tomar más medidas. “En lugar de utilizar cojinetes lubricados por aire, volveremos a realizar el experimento con refrigerante, un gas utilizado en las bombas de calor”, explica. “La idea es confirmar que la teoría se mantiene no solo en el aire, sino también en un medio con propiedades químicas y físicas marcadamente diferentes”.

NGT es una teoría matemáticamente elegante que probablemente nunca hubiera visto la luz del día si los ingenieros solo ahora se hubieran interesado en los rodamientos lubricados por aire.

“En estos días, introducimos nuestros datos en una computadora y dejamos que el procesador haga el trabajo pesado”, explica Guenat. “Pero incluso con el poder de procesamiento moderno, llegar al resultado tomaría varios minutos. Con NGT, podemos hacer lo mismo en solo unos segundos”. La teoría totalmente validada podría tener aplicaciones innovadoras en el diseño de sistemas de energía.