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Crédito: dominio público.

El excéntrico científico e inventor extraordinario Nikola Tesla es conocido por desarrollar la base de la energía eléctrica de CA que, en la actualidad, utiliza la mayor parte del planeta. Pero el inventor serbio-estadounidense, que emigró a la ciudad de Nueva York en 1884, poseía casi 300 patentes para artículos como motores, radios, controles remotos, rayos X, letreros de neón y muchos otros artilugios y artilugios maravillosos.

Muchos de estos inventos todavía están en uso hoy en día o han influido mucho en la tecnología moderna de alguna manera. Pero una de las patentes menos conocidas de Tesla, una válvula macrofluídica, está siendo reconocida recientemente por su genialidad y valor.

El científico patentó su conducto valvular, también conocido como válvula Tesla, en 1920. Es esencialmente una válvula de fluido unidireccional sin partes móviles que consta de una tubería con una serie intrincada de bucles desviadores en forma de lágrima. El diseño es tal que el agua puede fluir fácilmente en una dirección, pero cuando se invierte la dirección, el flujo se bloquea casi por completo, o eso decía la patente inicial.

En un nuevo estudio, investigadores de la Universidad de Nueva York revisaron la física de la válvula de Tesla y construyeron una réplica de 30 centímetros de largo siguiendo el plan original de Tesla. Luego realizaron una serie de experimentos y midieron el flujo en ambas direcciones a diferentes valores de presión.

Es notable que este invento de 100 años aún no se comprenda por completo y pueda ser útil en las tecnologías modernas en formas aún no consideradas, explica Leif Ristroph, profesor asociado en el Instituto Courant de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Nueva York y autor principal del artículo. Si bien Tesla es conocido como un mago de las corrientes eléctricas y los circuitos eléctricos, su trabajo menos conocido para controlar flujos o corrientes de fluidos se adelantó a su tiempo.

Aunque Tesla afirmó que su válvula haría que el fluido fluyera 200 veces más lento en una dirección que en la otra, la réplica de los investigadores solo redujo el flujo a la mitad.

Comparación de caudales en sentido inverso (de derecha a izquierda) a tres velocidades diferentes. La corriente de agua se visualiza con tintes verdes y azules, lo que muestra que los flujos se interrumpen cada vez más a velocidades más altas. Crédito: Laboratorio de Matemáticas Aplicadas de la Universidad de Nueva York.

Sin embargo, los investigadores descubrieron que la válvula Tesla es más sofisticada de lo que se pensaba inicialmente. A caudales bajos, apenas hay diferencia entre los flujos directo e inverso. Pero por encima de cierto umbral, la válvula se encendió abruptamente como un interruptor y resistió significativamente el flujo inverso.

De manera crucial, este encendido viene con la generación de flujos turbulentos en la dirección inversa, que obstruyen la tubería con vórtices y corrientes perturbadoras, explica Ristroph. Además, la turbulencia aparece a velocidades de flujo mucho más bajas que las que se han observado anteriormente para tuberías de formas más estándar, hasta una velocidad 20 veces menor que la turbulencia convencional en una tubería o tubo cilíndrico. Esto demuestra el poder que tiene para controlar los flujos, que podría usarse en muchas aplicaciones.

Además, la válvula controla el flujo inverso incluso mejor cuando el flujo no es constante. Si el flujo viene en pulsos u oscilaciones, el dispositivo suavizará el flujo de fluido, lo que lo convierte en ideal para usar en entornos de alta vibración. Esto es notablemente similar a cómo los convertidores AC-DC transforman la corriente alterna en corriente continua.

Creemos que esto es lo que Tesla tenía en mente para el dispositivo, ya que estaba pensando en operaciones análogas con corrientes eléctricas, observa Ristroph. De hecho, es más famoso por inventar el motor de CA y el convertidor CA-CC.

Aunque el efecto de constricción de la válvula es mucho menor de lo que afirmaba Tesla hace más de un siglo, el diseño sigue siendo útil. No tiene partes móviles, a diferencia de otras válvulas que necesitan resortes y otras partes que requieren mantenimiento y reemplazos regulares. Ristroph y sus colegas imaginan una serie de aplicaciones en las que la válvula Tesla podría resultar útil, como aprovechar las vibraciones de los motores para bombear combustible, lubricantes y otros fluidos.

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