El shinkansen, el búho y el martín pescador

El tren bala japonés, o shinkansen, es uno de los más rápidos del planeta, pudiendo alcanzar velocidades superiores a los 300 kmph. Además, los estándares de nivel de ruido en Japón para transporte ferroviario son uno de los más estrictos del mundo.

La parte que une un tren eléctrico a su fuente de energía, el cableado eléctrico que conduce el tren, se conoce como pantógrafo. A velocidades en torno a los 300 kmph, el ruido que genera el pantógrafo es muy molesto. Uno de los ingenieros de JR-West, Eniji Nakatsu, aficionado a los ornitología, se preguntó como resolvía el problema del ruido la naturaleza y se fijó en el vuelo de los búhos. Las alas de los búhos, con forma serrada, producen un ruido casi imperceptible cuando rozan con el viento. Basándose en los trabajos de Yajima Seiichi y Miyamura Motohiro [1], también aficionados a las aves, consiguieron aplicar los principios de reducción de ruido de las alas de los búhos y reducir los niveles de ruido del pantógrafo a una velocidad de 320 kmph.

Además de la cuestión del pantógrafo, el tren bala padecía otro problema relacionado con el ruido. Con su forma ovalada, al entrar un túnel a gran velocidad se creaba una onda de presión que al salir del mismo producía una explosión sónica. Su jefe le pidió que solucionase este nuevo contratiempo. Una vez más, Nakatsu se preguntó qué mecanismos empleaba la naturaleza para atajar cuestiones similares. El problema de la parte delantera del tren se basaba fundamentalemente en una diferencia de densidad del aire al pasar de un medio a otro (de dentro a afuera del túnel). Nakatsu se fijó en el martín pescador, y cómo esta ave es capaz de introducirse dentro del agua sin apenas salpicar, o lo que es lo mismo, es capaz de pasar de un medio a otro sin producir ningún tipo de alteración. Basándose en el pico del martín pescador, Nakatsu creó un modelo a escala para el tren bala, y es por eso que la parte frontal de los shinkansen se asemeja a la de un martín pescador. Además con la modificación de la parte delantera, Nakatsu consiguió un modelo mucho más aerodinámico que logra un incremento del 15% de la velocidad y produce consume un 20% menos de energía.

La parte frontal del tren bala japonés se asemeja a la del ave martín pescador (Alcedo atthis)

La biomimesis es la ciencia que estudia a la naturaleza, sus modelos de sistemas (mecánica), procesos (química) y elementos que imitan o se inspiran en ella para solucionar problemas humanos. (Fuente: Wikipedia)

En este programa de la serie Redes, Innovar copiando a la ciencia, Eduard Punsent entrevista a Janine Benyus, presidenta del Instituto de Biomimética y autora del libro "Biomimicry: Innovation Inspired by Nature". Podeis oir la narración de esta inspiradora anécdota a partir del minuto 16:32.

[1] Inicialmente Yajima sugirió a Nakatsu aplicar la solución de los búhos al problema del pantógrafo y posteriormente con ayuda de Motohiro refinaron esta solución. Ver enlace.