Un sensor inspirado en los bigotes de una foca monitorea las perturbaciones oceánicas

En las profundidades del océano, las focas cazan a sus presas con sus antenas altamente sensibles, que detectan vibraciones.

Es el diseño de esos pelos lo que inspiró a un investigador de la Universidad de Texas en Dallas a desarrollar un sensor para monitorear las turbulencias en las profundidades del mar.

"La geometría de los bigotes del sello no es circular; los bigotes tienen forma de cilindro plegado", dijo el Dr. Yaqing Jin, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Escuela de Ingeniería y Ciencias de la Computación Eric Jonsson.

Jin fue nombrado recientemente miembro de carrera temprana del Programa de Investigación del Golfo de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina por su investigación sobre la seguridad de las turbinas eólicas marinas. Es uno de los cinco becarios que se unen al programa de Seguridad de la energía marina, donde su trabajo se centrará en contribuir a la comprensión, la gestión y la mitigación del riesgo sistémico en las actividades de energía marina.

"Esas formas de cilindros plegados permiten a las focas detectar cambios en el entorno del océano", dijo. "Las mismas formas pueden ayudarnos a diseñar sensores en el laboratorio para detectar cambios en el flujo de agua provocados por la energía eólica marina". sobre condiciones peligrosas."

En su Laboratorio de Fluidos, Control de Turbulencias y Energías Renovables, Jin y su equipo de investigación prueban diseños inspirados en bigotes en un canal de agua rectangular transparente de 6 pies de largo. Una bomba mueve agua a través del tubo a diferentes velocidades para simular un entorno marino. Jin y dos coautores de UT Dallas publicados en 2023 Estudiar en el diario fluidos de revisión física Analizar cómo respondieron los bigotes de foca impresos en 3D al cambio de velocidad o dirección de un objetivo. Esta investigación también fue publicada en la revista Physics.

El sensor sensible a la vibración tiene ventajas sobre las técnicas tradicionales de detección submarina que utilizan ondas sonoras, que pueden perturbar la vida marina, dijo Jin.

La tecnología para monitorear las duras condiciones en las profundidades del mar es fundamental para la expansión de la energía eólica marina. Actualmente la mayor parte de la energía eólica se genera mediante turbinas en tierra. La energía eólica marina se considera la próxima oportunidad de crecimiento. Sin embargo, las fuertes tormentas en las profundidades del mar pueden ser peligrosas para las turbinas marinas, que están conectadas al fondo marino con cables y plataformas "flotantes" que no están unidas al fondo marino.

Un sensor que advierte sobre condiciones peligrosas en las profundidades del mar podría salvar vidas al dar tiempo a los técnicos para llegar a un lugar seguro, dijo Jin. Los ingenieros también están desarrollando sensores para proteger partes de turbinas marinas sobre el agua, incluidas torres y palas, del daño del viento.

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El laboratorio de Jin incluye un sistema de soplado de arena con fracciones de volumen de partículas y velocidades de eliminación de arena ajustables. Esta configuración permite a los investigadores estudiar cómo la arena arrastrada por el viento afecta las palas de las turbinas o los helicópteros.

"Con las turbinas eólicas, no quieres que las aspas giren", dijo. "Si los vientos son demasiado fuertes, la torre podría colapsar. Los riesgos son aún mayores para las turbinas marinas".

Jin dijo que se unió a UT Dallas en 2019 debido a los crecientes programas de investigación eólica de la universidad a través del Wind Energy Center, también conocido como UTD Wind. Dijo que desde entonces ha visto un aumento en el número de estudiantes que quieren prepararse para carreras en la industria de la energía eólica.

"La energía limpia se ha convertido en uno de los grandes temas en todo el mundo", afirmó Jin. "Una de las mayores fuentes potenciales de energía limpia proviene de la energía eólica. En el futuro, la generación eólica marina recibirá mayor atención porque puede generar más energía que las turbinas terrestres".