La piel del tiburón enseñó a barcos y aviones a deslizarse con surcos

Pasa la mano por un tiburón desde el hocico hasta la cola y la piel se desliza bajo los dedos. Pásala en sentido contrario y parece papel de lija. Esa aspereza en una sola dirección se debe a un abrigo de escamas demasiado pequeñas para verlas, y la idea que hay detrás se ha tomado prestada para veleros de regata, botes de remo y aviones.

Una piel hecha de dientes diminutos

Las escamas se llaman dentículos, que significa dientecillos, y eso es lo que parecen al microscopio: filas de plaquitas diminutas con forma de diente, superpuestas, cada una con finas crestas que van de delante hacia atrás. En un tiburón mako, uno de los nadadores rápidos de mar abierto, un solo dentículo mide unos 150 micrómetros, más o menos como una mota de polvo, según el Wyss Institute de la Universidad de Harvard. El tiburón los lleva desde el hocico hasta la cola, todos apuntando en la misma dirección.

Cómo los surcos calman el agua

En los años ochenta, los ingenieros del Langley Research Center de la NASA buscaban maneras de que los aviones gastaran menos combustible. Buena parte de la resistencia que encuentra un avión o un casco es fricción superficial: el roce del aire o del agua contra la superficie. El equipo de Langley descubrió que una superficie cubierta de surcos diminutos en forma de V, alineados con la corriente y, en palabras de la NASA, no más hondos que un arañazo, sufría menos fricción que una lisa, porque los surcos suavizan la capa turbulenta que queda justo al lado de la superficie. La NASA los llamó riblets y los describió como basados en los salientes parecidos que tiene la piel del tiburón.

Tallar surcos en un avión entero es muy trabajoso, así que los ingenieros de la empresa 3M los moldearon en una lámina ligera de plástico con el dorso adhesivo. La lámina se colocó en un bote de remo con el que una tripulación de Estados Unidos ganó una medalla de plata olímpica, y en 1987 en la parte inferior del velero Stars & Stripes, que ganó la Copa América; su coordinador de diseño la llamó el arma secreta del barco. La NASA calculaba entonces que los riblets podrían ahorrarle a un avión un 5 por ciento de combustible.

En qué se equivoca mucha gente

Lo natural es suponer que la superficie más rápida es la más lisa. La piel del tiburón dice lo contrario. En 2012, dos investigadores de Harvard contaron en el Journal of Experimental Biology cómo fijaron trozos de piel de tiburón auténtica a una aleta robótica que se movía de lado a lado. Los trozos flexibles con sus dentículos intactos nadaron de media un 12,3 por ciento más rápido que la misma piel lijada hasta dejarla lisa.

El segundo error es creer que cualquier tejido con crestas es una piel de tiburón. El mismo estudio probó un tejido de bañador que se vendía como inspirado en el tiburón y no encontró ninguna mejora constante de velocidad, mientras que una lámina artificial de riblets, con las crestas alineadas con la corriente, dio un 7,2 por ciento. También importaba la rigidez: sobre una placa rígida, la piel lijada fue la más rápida. La ventaja solo aparecía cuando la piel podía doblarse al moverse. El abrigo del tiburón son dientecillos duros sobre un cuerpo blando y flexible, y las dos cosas trabajan juntas.

• 150 micrómetros la longitud de un dentículo de mako
• 12,3% más rápido con piel de tiburón auténtica en una aleta flexible que con piel lijada
• 7,2% más rápido con lámina artificial de riblets, crestas alineadas con la corriente

Cómo lo sabemos

En 2014 el mismo laboratorio de Harvard dio un paso más. El equipo escaneó con rayos X la piel de un mako, construyó un modelo informático de un solo dentículo e imprimió en 3D miles de copias en filas sobre una lámina flexible, cada una ampliada hasta cerca de 1,5 milímetros. Hicieron falta meses para que los dientecillos dejaran de romperse. En el tanque de agua, la piel impresa nadó más de un 6 por ciento más rápido que una lámina lisa y gastó alrededor de un 6 por ciento menos de energía.

El tanque mostró además algo que los surcos solos no explican. Los dentículos ayudaban a que un pequeño remolino de agua se mantuviera pegado al borde delantero de la lámina en movimiento, y ese remolino, dijeron los investigadores, ayuda a tirar del tiburón hacia delante. Así que la piel quizá haga dos trabajos a la vez: menos resistencia y un pequeño empujón extra. Los ingenieros han copiado el primero. El segundo sigue siendo, sobre todo, cosa del tiburón.