El excéntrico científico e inventor 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, tenía casi 300 patentes de artículos como motores, radios, controles remotos, rayos X, letreros de neón y muchos otros artilugios y artilugios maravillosos.
Muchos de estos inventos todavía se utilizan 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, solo ha sido 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 consiste en una tubería con una intrincada serie 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 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 todavía no se comprenda completamente y pueda ser útil en tecnologías modernas de formas que aún no se han considerado”, explica Leif Ristroph, profesor asociado del Instituto Courant de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Nueva York y director del artículo. autor. “Si bien Tesla es conocido como un mago de las corrientes eléctricas y los circuitos eléctricos, su trabajo menos conocido para controlar los flujos o las corrientes de fluidos fue realmente adelantado 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. Sin embargo, los investigadores descubrieron que la válvula Tesla es más sofisticada de lo que se pensaba inicialmente. A velocidades de flujo bajas, apenas hay diferencia entre los flujos directo y inverso. Pero por encima de cierto umbral, la válvula se “encendió” abruptamente como un interruptor y resistió significativamente el flujo inverso.
“Fundamentalmente, este encendido viene con la generación de flujos turbulentos en la dirección inversa, que ‘taponan’ la tubería con vórtices y corrientes perturbadoras”, explica Ristroph. “Además, la turbulencia aparece a velocidades de flujo mucho más bajas que las que se habían observado anteriormente para tuberías de formas más estándar, hasta 20 veces menor velocidad que la turbulencia convencional en una tubería o tubo cilíndrico. Esto muestra la potencia que tiene para controlar los flujos, que podría utilizarse en muchas aplicaciones”.
Es más, la válvula controla el flujo inverso aún mejor cuando el flujo no es constante. Si el flujo viene en pulsos u oscilaciones, el dispositivo suavizará el flujo de fluido, haciendo que el dispositivo sea ideal para su uso en entornos de alta vibración. Esto es muy 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 de CA-CC”.
Aunque el efecto de constricción de la válvula es mucho menor de lo que Tesla afirmó 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 en los motores para bombear combustible, lubricantes y otros fluidos.
Fuente: ZME Science.
