Efecto Coanda: qué es, cómo funciona e importancia

El efecto Coanda es un proceso dinámico que consiste en el movimiento de un fluido, ya sea líquido o gaseoso, que se adhiere a una superficie curva en lugar de continuar su trayectoria original. Este efecto no es posible en los sólidos ya que su estructura molecular fija impide al cuerpo adaptarse a la superficie curva cómo sí pueden hacer los fluidos.

El objetivo es que el flujo siga la superficie del objeto físico evitando turbulencias que puedan desviar el aire de manera brusca. Se trata de una especie de canalización del líquido enfocando la fuerza del fluido hacia dónde queremos para potenciar más la aerodinámica del cuerpo. Si en su lugar, usáramos bordes bruscos y rectos, el objeto empezaría a vibrar por los impactos del aire, provocando la dispersión del fluido y la frenada del cuerpo.

En otras palabras, las superficies bruscas actúan como una pantalla y aumentan el rozamiento del fluido, por lo que se necesitaría más fuerza para provocar el mismo efecto. Por el contrario, un cuerpo con un gradiente circular experimentaría un efecto de flujo mayor con mucha menor potencia. Esto puedes probarlo en casa con objetos diferentes, como una botella de bordes curvos y un bloque de madera con las mismas dimensiones. Si colocas una vela detrás del objeto de madera sufrirás horrores para apagarla, pero será muy fácil en el caso de la botella, gracias al efecto Coanda.

El procedimiento del efecto Coanda se basa en la tendencia de un fluido a seguir la curvatura de una superficie cercana en lugar de continuar su trayectoria original. Esto ocurre debido a la presión diferencial y la fuerza de arrastre generada en la interfaz entre la superficie y el líquido o gas. Cuando este se encuentra con una superficie curva, las moléculas de aire que están en la interfaz entre fluido y objeto son arrastradas por el fluido, creando un espacio vacío.

Según la tercera ley de Newton los cuerpos ejercen una fuerza sobre otros cuerpos en sentido contrario. En las zonas donde se ha creado el vacío, el fluido encuentra un entorno de menor presión y esa fuerza que ejerce en sentido contrario es capaz de vencer en ese lugar. Es decir, la diferencia entre velocidad y presión hace que el flujo se adhiera a la superficie, creando un efecto de succión que desvía el fluido en la dirección de la curva.

El efecto Coanda tiene una amplia variedad de aplicaciones en diversos campos entre los que se incluyen:

• Tratamiento de aguas: en esta ocasión, la estructura de la pantalla Coanda está formada por alambres de morfología triangular dispuestos en un perfil circular, respetando una serie de parámetros en cuanto a distancia y superficie que hace muy costosa su fabricación manual. La pendiente de la curva se elige en función de la velocidad que se quiera transferir al líquido, teniendo en cuenta la relación directamente proporcional entre ambas variables. Para evitar las turbulencias y crear ese efecto de succión, los alambres están inclinados transversalmente a la dirección del flujo. El efecto Coanda sumado al cizallamiento mecánico hace que el fluido siga la superficie curva y que los residuos, objetos sólidos no afectados por este fenómeno, caigan entre las ranuras.
• Industria aerodinámica: la construcción de las alas y alerones de las aeronaves están especialmente diseñadas para aprovechar el efecto Coanda a fin de controlar la dirección y estabilidad del vuelo. Su morfología logra deslizar el aire sobre las superficies de control. Al dotar de una mayor aerodinámica, los diseños no solo se reservan a esta industria. También son ampliamente usadas en el mundo del motor para diseñar modelos deportivos que permitan una mayor velocidad y eficiencia energética. Una ciencia medida al detalle en los diseños de los coches de la fórmula 1 que imitan superficies curvas para aprovechar la adherencia del flujo y disminuir la resistencia al aire.
• Sistemas de ventilación y refrigeración: de la misma forma que se usaban a mayor escala en el apartado de tratamiento hidráulico, los sistemas de ventilación de los coches, aires acondicionados y calefacción incorporan el efecto Coanda para filtrar el aire y optimizar su distribución al tiempo que disminuye el gasto energético. De la misma forma, los sistemas de enfriamiento del motor y los sistemas de escape también incluyen este método. De esta manera se consigue un mayor rendimiento del vehículo y un aumento considerable de la vida útil del dispositivo.
• Medicina: este efecto se ha empleado en dispositivos de administración de medicamentos inhalables, permitiendo que los fármacos lleguen a áreas específicas de los pulmones de manera más efectiva. Aparte de sus utilidades en los diversos tratamientos médicos, el efecto Coanda es también motivo de estudio para tratar diversos problemas cardiovasculares, al asemejar el flujo sanguíneo al movimiento adherente de líquidos y gases en otras ramas como ya se ha visto. Por ejemplo, para explicar la asimetría de la presión en los miembros superiores en el flujo ductal de la artería pulmonar, entre otros.

El efecto Coanda es esencial para comprender y aprovechar el comportamiento de los fluidos en una variedad de aplicaciones tecnológicas, industriales y científicas. Su capacidad para dirigir y controlar flujos ha llevado a avances significativos en numerosos campos desde su descubrimiento.

Aunque resulta interesante la idea de que otros científicos antecesores describieran el efecto Coanda, como fue el caso de Thomas Young, fueron los postulados de Henry Coanda los que dieron el paso definitivo para su aplicación en la industria aerodinámica.

En Geología, el efecto Coanda se usa con frecuencia en la industria minera subterránea en los sistemas de ventilación a fin de mejorar su eficiencia y en ciertos ámbitos de la extracción mineral. Sin embargo, lo más vinculado a esta ciencia serían los procesos de tratamientos de aguas tanto a nivel industrial como urbano. En resumen, el efecto Coanda es un fenómeno crucial que ha contribuido a mejorar la eficiencia energética y la funcionalidad de una amplia gama de dispositivos y sistemas.

Ahora que conoces el efecto Coanda, te animamos a leer sobre la Segunda ley de Newton: qué es, fórmula y ejemplos.

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