E13 Eficiencia

Tópico

Este módulo es el punto de síntesis energética de todo el sistema: integra la polar de arrastre que entrega la aerodinámica del perfil alar, la geometría del ala —su área y su relación de aspecto—, el peso del ave, y la densidad del aire que imponen las condiciones del fluido, para producir la curva de potencia mecánica que el ave requiere en función de la velocidad de vuelo.

Esta curva de potencia tiene forma de U, y dentro de esa forma de U existen dos velocidades características especialmente importantes: la velocidad de mínima potencia, donde el consumo de energía por unidad de tiempo es el más bajo posible, y la velocidad de máximo alcance, donde el consumo de energía por unidad de distancia recorrida es el más bajo posible.

Esta forma de U existe porque el ave no puede volar demasiado lento: a velocidades bajas, el arrastre inducido dispara la potencia mecánica requerida, porque para generar la misma sustentación a baja velocidad el ala necesita un ángulo de ataque mucho mayor, y ese ángulo de ataque mayor multiplica el arrastre inducido que el ala debe vencer.

Tampoco puede volar demasiado rápido: a velocidades altas, es el arrastre parasítico —el arrastre que genera el propio cuerpo del ave al desplazarse por el aire, sin relación con la sustentación que produce el ala— el que dispara la potencia mecánica requerida, porque ese arrastre parasítico crece con el cuadrado de la velocidad de vuelo.

Entre estos dos extremos, donde el arrastre inducido domina a baja velocidad y el arrastre parasítico domina a alta velocidad, existe un mínimo de la curva de potencia: es la velocidad de mínima potencia, la velocidad a la que el ave consume energía de la forma más eficiente posible por cada unidad de tiempo que pasa en el aire.

Un poco más rápido que esa velocidad de mínima potencia se encuentra la velocidad de máximo alcance, el punto exacto de la curva de potencia donde una línea recta trazada desde el origen toca la curva sin cruzarla: a esa velocidad de máximo alcance, el ave no gasta la menor energía por unidad de tiempo, pero sí recorre la mayor distancia posible por cada unidad de energía que consume, porque a esa velocidad específica la relación entre la distancia recorrida y la energía gastada es la más favorable de toda la curva.

Esta curva de potencia en forma de U, con su velocidad de mínima potencia y su velocidad de máximo alcance, es la física fundamental de la economía del vuelo: es la misma curva que se trunca cuando un músculo pectoral dañado reduce el techo de potencia disponible, la misma curva que se desplaza hacia arriba cuando un peso corporal mayor exige más sustentación a cada velocidad, y la misma curva cuya velocidad de máximo alcance determina, en última instancia, el rango máximo teórico que las reservas de grasa de un ave le permiten recorrer en una etapa migratoria.

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