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Juan Carlos GilSilvana TapiaLuisa AchaerandioGastón GiribetFrancis VillatoroHéctor SocasIgnacio Crespoacoplamiento de giro entre rotoresmodelo físico juan carlos gilrotores separados y remolinos de fluidoengranaje líquido intermediogeometría afecta al acoplamiento de giroremolinos y eficacia del engranajerotor principal y centrifugadorafigura 4 analogía mecánicaengranaje líquido fantasmageometría del sistema afecta acoplamientocorrea impulsada por la inerciarelación de giro y torque modestosJuan Carlos GilPhysical Review LettersAnticiteraJuan Carlosmecanismo de AnticiteraHéctor SocasLeonardo da VinciIslamGastón GiribetUniversidad de Nueva YorkNYUFigura 4
Engranaje líquido fantasma
Con
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Juan Carlos Gil describe el comportamiento experimental del acoplamiento de giro entre rotores, explicando cómo el aumento de la velocidad de giro del rotor principal provoca un efecto similar a una centrifugadora.
…actuar en el lado opuesto del cilindro pues en sentido contrario. Así que el sentido final del giro del rotor pasivo va a depender de estas dos contribuciones de cizalla: cuál de ellas gane el pulso del torque, porque siempre va a haber dos efectos opuestos. Estudian entonces este modelo y determinan que esta transición entre el comportamiento tipo engranaje al tipo correa no ocurre por un solo mecanismo, sino que identifican hasta tres distintos. Al primero lo llaman topológico, es el primero porque casi es el más chulo. Cuando los rotores están muy separados, cuando dejan espacio en el centro para que ocurran cositas, los remolinos de fluido se organizan y se conforma una suerte de engranaje líquido, un gran remolino intermedio. Es como si hubiesen tres engranajes, dos físicos, los rotores y uno falso, de tal forma que invierte el torque dominante del activo. La segunda forma de alcanzar la corrotación. es geométrica. Si acercamos mucho, mucho, mucho los rotores, la región interior entre ellos, que es la que haría el efecto tipo engranaje, pues deja de ser eficaz. Ya no hay moleculitas, no se pueden formar grandes remolinos y acaba dominando el arrastre exterior de la corrotación. Y el tercero es inercial, el que decíamos en el Comportamiento experimental. Si aumentamos mucho la velocidad de giro del rotor principal, la inercia empuja el flujo hacia afuera, como si fuese una centrifugadora y al echarlo hacia afuera se escapa por detrás también del rotor pasivo y se favorece el comportamiento otra vez tipo correa. También esto se ve fenomenal en la figura 4, en la que además han hecho dibujitos como si fuese una analogía mecánica y se ven los tres comportamientos. Se puede comportar como si hubiese un engranaje líquido fantasma intermedio, como si estuviese unido por una correa debido a La geometría, o como una correa impulsada por la inercia cuando el fluido sale disparado hacia los bordes. Son los casos 1, 2 y 3 de la figura que me preocupa en contarlos en orce. Bueno pues, bastante chulo, pero no, a ver, esto no va a servir para mover cargas pesadas ni para hacer la caja de cambios de tu siguiente coche porque, como os podéis imaginar, la relación de giro y el torque transmitido son bastante modestitos. El valor de este efecto está en otro sitio, en este tipo de acoplamiento que puedes seleccionar, que puedes modelar y va a ser relevante este mecanismo en contextos donde las fuerzas sean muy pequeñitas, donde la transmisión sin contacto importe porque no…
Significado #1 · Palabras #1
Juan Carlos Gil propone cambiar de tema para desconectar, introduciendo un segmento llamado 'Engranajes que nos tocan', explicando que son piezas antiguas y transformadoras en la historia de la tecnología.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #4engranajes pieza transformadora tecnologíamecanismo anticitera computadora astronómica bronceepicicloides engranaje correa anteriorengranajes complejos computadora astronómicarelojes astronómicos usados en islamleonardo da vinci y engranajes helicoidales…íbamos a ir despacito, venga, Juan Carlos, ya está bien de tanta conexión y tanta red, cosas que no se tocan, venga, para la gente; hay gente aquí antisocial como yo y que no le gusta tanto el... Para desconectar, vamos a hablar de esto. Es una cosita ligera. El título que le he puesto es Engranajes que nos entocan. Bueno, los engranajes todos los conocemos son esas piezas con dientes que son de las más antiguas y posiblemente más transformadoras en la historia de nuestra tecnología. La primera evidencia de engranajes está en el famosísimo mecanismo de Anticitera, que es de un siglo antes de la era común; se cree, se sabe porque se ha estudiado una suerte de computadora astronómica hecha de bronce que tenía más de 30 engranajes y algunos extraordinariamente complejos porque eran incluso epicicloides que en vez de engranar por dentro engranan en una correa anterior. Una corona exterior. Es un sistema tan complejo que se cree con toda probabilidad de que ya se conocía mucho antes pero no ha llegado hasta nuestros días. Luego se han usado en millones de cosas: molinos de viento y de agua, relojes astronómicos que usaban en el Islam, los relojes medievales, los engranajes helicoidales de Leonardo da Vinci como ese que sirve para subir agua, pues eso, desde un río a alguna altura, creo que se llama hélice de Arquímedes, no recuerdo. La máquina de vapor. Tornillo de Arquímedes. Tornillo, ciertamente. Además hay un podcast que se llama así, no sé si sigue…
Juan Carlos Gil explica cómo los engranajes son un componente fundamental del esqueleto mecánico de la tecnología hasta la llegada de la digitalización.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #3 · Palabras #3engranajes como esqueleto mecánicotransmisión rotación entre dos engranajessentido de giro con engranajesvelocidad y dientes en engranajes…funciona el diferencial, lo que permite que las ruedas de los coches, al girar en un sentido, una vaya más rápida que la otra, sino una patinaría, ¿vale? How Differential Steering Works, 1937. Si lo encuentras y lo pones en el chat, te lo agradezco, Francis. Bueno, pues el caso es que eso junto a la rueda, la palanca y la polea, pues los engranajes forman el esqueleto mecánico de toda nuestra tecnología hasta la llegada de la digitalización, ¿no? Es muy sencillo un engranaje; en esencia lo que hace es transmitir rotación entre dos, cambiando el sentido de giro. Cuando hay dos engranajes engranan, uno gira en horario y otro siempre en contrahorario, y cambiando la velocidad si el número de dientes no coincide. Si lo que queremos es mantener el sentido de la rotación, tenemos que utilizar una tercera cosa, algo tipo una correa o una cadena, como las bicicletas que conecta el piñón con el plato. En ambos casos, correas y engranajes directos, el movimiento se…
Juan Carlos Gil explica las limitaciones de los mecanismos de engranaje tradicionales, mencionando la fricción, el desgaste y la necesidad de lubricación.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #6 · Palabras #8fricción y desgaste en engranajesengranajes magnéticos sin contactoembragues hidráulicos para rotacióneliminación contacto engranajesfluidos transmiten rotaciónvariar parámetros sistema hidráulicoengranaje invirtiendo giro…mediante contacto sólido y la relación de avance viene prefijada por la geometría de las piezas que hayas construido. Y es precisamente esa misma rigidez, en el sentido de que la forma produce la función, pues es a su vez su debilidad, la debilidad del Mecanismo de engranaje, porque claro, los dientes tienen que encajar perfectamente. Hay fricción, hay desgaste, se puede necesitar lubricación a menudo, produce ruido, funcionan por contacto y sabemos que cualquier contacto obviamente implica desgaste. Por eso a lo largo también de la historia ha intentado, se han buscado formas de transmitir esta rotación sin contacto directo. Ejemplos, el agua y el aire que hace girar turbinas, o hay engranajes magnéticos, no sé si lo habéis visto, tal cual engranajes, pero que se quedan a distancia, están llenos de pequeños imanes y cli, cli, cli, no son tan suaves, pero bueno, se acoplan en vez de mecánicamente por campo magnético y también hay embragues hidráulicos que por. Hidráulica hacen más o menos presión mediante un fluido. Así que bueno, de alguna forma hemos aprendido a eliminar el contacto de nuestros engranajes, pero siempre con un comportamiento prefijado. ¿No sería fantástico si un fluido pudiese transmitir la rotación evitando el contacto y según las circunstancias permitir variando algún parámetro del sistema que el chisme se comportase o bien como un engranaje invirtiendo el giro o bien como una correa manteniéndolo? Bueno, pues es ahí donde aparece, como podéis imaginar, el Artículo del que os voy a hablar, que se llama Acoplamiento de giro entre rotores mediado por un fluido. Fue publicado el 13 de enero, hace un mes, en Physical Review Letters. Los autores son Jesse Ethan Smith, Leif Ristroff y Jung Zhang, todos de la…
Juan Carlos Gil explica cómo los investigadores abordan la pregunta de la interacción entre partes mecánicas sin contacto directo, reduciendo el problema a un caso simplificado: dos cilindros sumergidos en un líquido viscoso.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #8cilindros sumergidos en glicerina agualíquido viscoso como intermediariocelda circular transparente para fluidosmotor controla velocidad angular cilindro activo…veces, pues con sus hilios o sus cositas reorganizan el fluido muy muy cercano a ellas y ese flujo puede modificar las trayectorias, el comportamiento de las vecinas; o sea que puede, eso puede hacer que surjan patrones colectivos sin comunicación directa. vamos, sin tocarse, ¿no? O sea, de tal forma que el fluido actúa como un intermediario. Pues es este tipo de cosas las que le interesaban. Y para atacar esta pregunta lo que hacen es reducir el problema, como solemos hacer en física, al caso más simple posible: dos cilindros verticales sumergidos en un líquido viscoso. Utilizan una mezcla de glicerina y agua dentro a su vez de una celda circular transparente que va a contener el fluido y los dos cilindros. Uno de estos cilindros es activo, es decir, gira con un motor a una velocidad angular perfectamente controlada y el otro es pasivo; se monta con un rozamiento lo más bajo posible de forma que pueda girar libremente si el fluido le arrastra. Y con este montaje pueden variar tres cosas de manera independiente. Primero, la velocidad angular del rotor activo que va a determinar, porque el fluido está determinado, va a determinar el número de reinos; van a trabajar siempre en un régimen intermedio…
Juan Carlos Gil describe el comportamiento experimental del acoplamiento de giro entre rotores, explicando cómo el aumento de la velocidad de giro del rotor principal provoca un efecto similar a una centrifugadora.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1acoplamiento de giro entre rotoresmodelo físico juan carlos gilrotores separados y remolinos de fluidoengranaje líquido intermediogeometría afecta al acoplamiento de giroremolinos y eficacia del engranajerotor principal y centrifugadorafigura 4 analogía mecánicaengranaje líquido fantasmageometría del sistema afecta acoplamientocorrea impulsada por la inerciarelación de giro y torque modestos…actuar en el lado opuesto del cilindro pues en sentido contrario. Así que el sentido final del giro del rotor pasivo va a depender de estas dos contribuciones de cizalla: cuál de ellas gane el pulso del torque, porque siempre va a haber dos efectos opuestos. Estudian entonces este modelo y determinan que esta transición entre el comportamiento tipo engranaje al tipo correa no ocurre por un solo mecanismo, sino que identifican hasta tres distintos. Al primero lo llaman topológico, es el primero porque casi es el más chulo. Cuando los rotores están muy separados, cuando dejan espacio en el centro para que ocurran cositas, los remolinos de fluido se organizan y se conforma una suerte de engranaje líquido, un gran remolino intermedio. Es como si hubiesen tres engranajes, dos físicos, los rotores y uno falso, de tal forma que invierte el torque dominante del activo. La segunda forma de alcanzar la corrotación. es geométrica. Si acercamos mucho, mucho, mucho los rotores, la región interior entre ellos, que es la que haría el efecto tipo engranaje, pues deja de ser eficaz. Ya no hay moleculitas, no se pueden formar grandes remolinos y acaba dominando el arrastre exterior de la corrotación. Y el tercero es inercial, el que decíamos en el Comportamiento experimental. Si aumentamos mucho la velocidad de giro del rotor principal, la inercia empuja el flujo hacia afuera, como si fuese una centrifugadora y al echarlo hacia afuera se escapa por detrás también del rotor pasivo y se favorece el comportamiento otra vez tipo correa. También esto se ve fenomenal en la figura 4, en la que además han hecho dibujitos como si fuese una analogía mecánica y se ven los tres comportamientos. Se puede comportar como si hubiese un engranaje líquido fantasma intermedio, como si estuviese unido por una correa debido a La geometría, o como una correa impulsada por la inercia cuando el fluido sale disparado hacia los bordes. Son los casos 1, 2 y 3 de la figura que me preocupa en contarlos en orce. Bueno pues, bastante chulo, pero no, a ver, esto no va a servir para mover cargas pesadas ni para hacer la caja de cambios de tu siguiente coche porque, como os podéis imaginar, la relación de giro y el torque transmitido son bastante modestitos. El valor de este efecto está en otro sitio, en este tipo de acoplamiento que puedes seleccionar, que puedes modelar y va a ser relevante este mecanismo en contextos donde las fuerzas sean muy pequeñitas, donde la transmisión sin contacto importe porque no…
Héctor Socas introduce a Gastón Giribet, doctor en Ciencias Físicas y profesor en la Universidad de Nueva York (NYU), para los oyentes que solo están escuchando la segunda parte del segmento. Héctor menciona un agitador magnético del laboratorio como algo que le recuerda al tema anterior sobre engranajes.
Habla: Héctor SocasSignificado #13gastón giribet profesor en nyuengranajes y agitador magnético…y breve. Y punto sucesivo. Complétele usted como chaje pete. Exactamente, le das ese prompt. Pues fíjate que volvió Gastón. Anda, de vuelta. Sí, porque tenía una reunión de trabajo de la que sabía que podía escaparme. Si era lo suficientemente perito. Perito. Bueno, para los que solo estén escuchando la cara B y no hayan escuchado la A, pues Gastón Giribet, doctor en Ciencias Físicas y profesor en la Universidad de Nueva York, NYU. Bien, pues nada, no sé si hay comentarios o preguntas sobre esto de los engranajes que nos contaban. Nada, yo solo decirte, Juan Carlos, que me acabo de acordar del agitador magnético del laboratorio. Más que nada como algo que da, claro, sí, sí, es como que me ha recordado a eso, ¿no? Sí, ¿sabéis cómo funciona? En un vaso de igual, pues se pone sobre una cosita que tiene un imán que no se ve, que gira, y dentro se pone... La mosca. La mosca la llamáis, ¿sabéis? Sí, sí, en el laboratorio se llama mosca. Tiene forma así de supositorio, hidrodinámica, que dentro tiene…
Héctor Socas expresa su entusiasmo por la mención del mecanismo de Anticitera, relacionándolo con el contexto previo de engranajes en fluidos y destacando que este antiguo dispositivo ha permanecido sumergido en un fluido durante dos mil años.
Habla: Héctor SocasSignificado #4mecanismo de anticítera en fluidosanticitera sumergido dos mil añosbronce del mecanismo de anticítera…y eso gira con un torque y una velocidad. Vamos, se hacen unas mezclas. Y luego se limpia con agua y a tirar para el siguiente líquido. Sí, hay como un palito para sacarla, también imantado. También imantado, sí. Claro, para sacar la mosca, está todo pensado. A mí me ha gustado mucho que mencionaras el mecanismo de Anticitera, que tengo yo, que me gusta mucho esa movida, y además que lo pusieras en un contexto de engranajes en un fluido, porque el mecanismo lleva dos mil años en un fluido. El pobre, y se ha quedado un poco arrugado haciendo de bronce. Y puedo enseñar una cosa, es Que, bueno, no debería. Por cierto, lo habéis visto, lo habéis visto en persona; no en persona, qué ganas. Sí, sí, sí, solo quería decir que una vez estuve en... Ay, míralo. Quería enseñarlo porque... Ah, ya sé lo que. Ah, tú sabes lo que es, tú lo has visto,…