Odiado por muchos, estudiado por pocos, los vórtices generan más de un dolor de cabeza a los ingenieros.
Uno de los clásicos ejemplos de mecánica de fluidos es el de un flujo atravesando un cilindro; dependiendo de su velocidad o número de Reynolds se desarrollarán los vórtices.
Observa el siguiente video, notarás como se forman los vórtices y también lo fascinante que resulta la estela.
Los vórtices son flujos circulares que presentan vorticidad, y la vorticidad es la cuantificación del vórtice; es decir el vórtice es el fenómeno y la vorticidad su magnitud.
Uno de los grandes estudiosos del tema fue Theodore Von Kármán, ingeniero y físico húngaro-estadounidense, a quien se debe el nombre de “Calle de vórtices de Von Kármán” o en inglés “Kármán Vortex Street”. Este fenómeno de los vórtices de Von Kármán ocurren en lugares que no te puedes imaginar, por ejemplo en la isla del pacífico oriental Guadalupe. observa la fotografía de la derecha es una imagen satelital de la NASA donde se ve claramente la formación de este fenómeno; y así existen otras islas alrededor del mundo donde se presentan estos vórtices.
Es por los vórtices que existe un área de la ingeniería llamada aerodinámica civil o aerodinámica de edificaciones, debido a que en los grandes edificios o rascacielos se presentan estos fenómenos que inclusive pueden generar grandes remolinos. Otros ejemplos donde se presentan estos fenómenos son, en el ala del avión, en los barcos (donde es necesario construir un bulbo para minimizarlos), en las chimeneas, etc.
Un caso interesante es el del puente Tacoma, que fue inagurado el primero de julio de 1940, una de las máximas expresiones de la ingeniería de la época, sin embargo a los pocos meses cayó (o se desplomó), algunos especialistas manifiestan que fue debido a la vibración excesiva generada por los vórtices generados por el flujo de aire, sin embargo la verdadera razón fue el aleteo aeroelástico, y fue el mismo Von Kármán quien participó como miembro de un cómite para investigar las razones del copalso del puente.
También en el funcionamiento de estructuras hidraulicas se aprecia este fenómeno, y se hacen diseños para anularlos o aminorarlos, debido a que estos vórtices impiden el paso del agua presentando además una distribución no uniforme de las velocidades, es ahí donde actúa el CFD, como una herramienta que permite visualizar las zonas de ocurrencia de estos vórtices para optimizar los diseños.
Es inevitable hablar de vórtices en la mecánica de fluidos, tenemos que aprender a vivir con ellos…