Los perros y el centrifugado

A todos los que hemos tenido la oportunidad de convivir con un perro, hacer largos paseos con alguno, nos ha llamado la atención cómo se secan después de un chapuzón. Nuestro amigo sale empapado de un río o charco y agita el cuerpo de manera compulsiva, casi violenta, de un lado a otro expulsando gran cantidad de agua que, si no hemos tenido la precaución de apartarnos a una prudente distancia, nos acabará empapando.

Perro pastor alemán sacudiéndose el agua tras un baño. Este mecanismo permite eliminar en pocos segundos un mínimo del 30% del agua que empapa el pelaje del animal.

Mojarse puede resultar inevitable para huir de un predador o para cazar una presa, pero permanecer mojado, puede resultar peligroso. El pelo mojado es un mal aislante porque la conductividad del agua es 25 veces mayor que la del aire y 12 veces mayor que la del pelaje seco. Por lo tanto, un animal mojado perderá calor mucho más velozmente que un animal seco, lo que en un ambiente frío es, cuando menos, arriesgado.

Por otra parte, la energía que un perro de 30 Kg debe invertir para evaporar medio litro de agua repartido por su superficie supone aproximadamente un 20% de las calorías que necesita en un día. Y tengamos presente que la cantidad de agua que se infiltra en los pelos pueden ser bastante altas, así en una rata puede llegar al 5% de su masa. Queda claro por tanto que eliminar el agua a base de agitarse rápidamente sobre el propio eje longitudinal no es un capricho sino una ventaja evolutiva que ahorra energía, aligera al animal de un peso innecesario y evita la hipotermia en caso de bajas temperaturas.

No sólo los perros, sino que todos los mamíferos se sacuden para eliminar el agua que les impregna y para ello la frecuencia a la que deben agitarse varía en función del tamaño del animal. A menor tamaño mayor frecuencia y viceversa. Así un ratón necesita una frecuencia de 30 Hz para sacudirse el agua, es decir se agita 30 veces por segundo mientras que un oso tiene suficiente con 4 Hz, es decir 4 sacudidas por segundo. Los perros, dependiendo de su tamaño, se agitarán entre 4-5 veces por segundo. En el siguiente vídeo pueden verse con todo detalle las imágenes y fórmulas que describen este fenómeno.

El agua es atrapada por los pelos del animal, como si de un pincel se tratase, y se mantiene entre ellos debido a una fuerza conocida como tensión superficial. Por ello, expulsar gran parte de esa agua que los empapa, los animales llegan a generar fuerzas 10-70 veces superiores a las de la gravedad, he aquí la fórmula:

Luego la fuerza que genera el animal con sus sacudidas será una función de la velocidad con la que se sacuda ω y del radio R del propio animal. Así a mayor radio, como por ejemplo un oso, menor será la velocidad necesaria para alcanzar fuerzas superiores a las de la gravedad. Si el radio es pequeño, como en el caso de un ratón, la velocidad de giro deberá ser mucho mayor.

Relación entre el radio del animal y la frecuencia de las sacudidas necesaria para secarse. A mayor radio (tamaño) menor número de movimientos rotatorios son necesarios.

Así, podemos concluir que las gotas mayores caerán del animal por la propia fuerza de la gravedad mientras que las menores, quedan atrapadas en la malla de pelos debido a la tensión superficial y sólo podrán ser eliminadas mediante movimientos centrífugos a alta velocidad.

Otro factor que ayuda a eliminar el excedente de agua del pelaje es tener la piel suelta, poco adherida al cuerpo. Si la piel está muy pegada, las sacudidas son menos eficaces. De hecho, este es el caso de las personas. Por el contrario, muchos perros presentan una piel holgada que les facilita la maniobra de secado.

No es sin embargo éste el único mecanismo que presentan los mamíferos para mantenerse secos. Tenemos por ejemplo el caso de las ovejas que segregan una substancia llamada lanolina que utilizan para recubrir la lana y hacerla prácticamente impermeable.

Otro ejemplo lo encontramos en algunos mamíferos de vida semi acuática que poseen una cubierta pilosa muy densa que mantiene importantes bolsas de aire durante la inmersión facilitando así el aislamiento y sequedad del animal. Junto a estas propiedades podemos añadir algunos comportamientos como lamerse el agua de la superficie como un mecanismo que también usan algunos mamíferos para eliminar el agua en exceso que les cubre en algún momento.

Puede que todo lo anterior no parezca más que una simple curiosidad, un pasatiempo para veterinarios o biólogos; sin embargo, los ingenieros con mucha frecuencia encuentran aplicaciones industriales a algunos fenómenos naturales. En este caso, estos principios físicos se han aplicado al diseño de cámaras fotográficas con agitadores internos que eliminen agua o polvo de los elementos ópticos de las mismas. También podría ser útil para limpiar el polvo que cubre (y resta eficacia) a los paneles solares. Incluso se ha pensado en estas aplicaciones para los vehículos que se utilizan en la exploración de otros planetas como marte, para sacudir el polvo que cubre los paneles solares de los mismos.

 

Este artículo nos lo envía Juan Pascual (podéis seguirlo en twitter @JuanPascual4 o linkedn). Me licencié en veterinaria hace unos cuantos años en Zaragoza y he desarrollado mi vida profesional en el mundo de la sanidad animal, de ahí mi interés en divulgar lo que los animales aportan a nuestro mundo actual. Soy un apasionado de la ciencia. Creo que es fundamental transmitir el conocimiento científico de una manera sencilla para que los jóvenes se enganchen pronto y para que la sociedad conozca más y mejor lo mucho que la ciencia aporta a nuestro bienestar. Viajar es otra de mis pasiones junto con la literatura, que no deja de ser otro modo de viajar.

Puedes leer todos sus artículos en Naukas en este enlace.

 

Referencias y más información:

John W. Weisel. River otter hair structure facilitates interlocking to impede penetration of water and allow trapping of air Can. J. Zool. 83: 649–655 (2005)

Hu, David. How to walk on water and climb up walls. Animal movement and the robots of the future. Princeton University Press, 2018

  1. M. SPRUIJT et al. Ethology and Neurobiology of Grooming Behavior. PHYSIOLOGICAL REVIEWS Vol. 72, No. 3, July 1992 Printed in U.S.A.

HEATHER E. M. LIWANAG et al. Morphological and thermal properties of mammalian insulation: the evolution of fur for aquatic living. Biological Journal of the Linnean Society, 2012, 106, 926–939

Frank E. Fish et al. Fur does not fly, it floats: buoyancy of pelage in semi-aquatic mammals. Aquatic Mammals 2002, 28.2, 103-112

Otras lecturas recomendadas:

https://io9.gizmodo.com/fur-particle-tracking-reveals-the-mystery-of-the-wet-5934925

https://www.youtube.com/watch?v=AFzWJ6P2iyY

https://www.nature.com/news/scientists-do-the-wet-dog-shake-1.11177

https://www.news.gatech.edu/2010/12/16/wet-mammals-shake-dry-milliseconds

https://www.insidescience.org/video/shake-it-how-wet-dogs-instantly-dry-themselves

https://newyork.cbslocal.com/2012/08/23/the-science-behind-the-shake-why-mammals-shake-themselves-dry/

https://www.livescience.com/34146-wet-dogs-shake-dry.html

 



Por Colaborador Invitado
Publicado el ⌚ 7 febrero, 2019
Categoría(s): ✓ Biología • Física