Válvula inventada por Tesla há um século pode ter usos modernos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/05/2021

Comparação dos fluxos na direção reversa (da direita para a esquerda) em três velocidades. A corrente de água é visualizada com corantes verdes e azuis, mostrando que os fluxos são cada vez mais caóticos conforme a velocidade aumenta.
[Imagem: NYU Applied Mathematics Laboratory]

Válvula de Tesla

Uma válvula inventada pelo engenheiro Nikola Tesla um século atrás - ele a patenteou em 1920 - pode não ser tudo o que o icônico inventor dizia, mas apresenta funcionalidades das quais os engenheiros até hoje não haviam se dado conta, o que abre várias possibilidades de aplicações práticas.

O dispositivo de Tesla, que ele chamou de "conduíte valvular", é essencialmente uma válvula sem partes móveis: um intrincado padrão de rotas no interior de um tubo força o movimento do fluido em uma direção, mas retém o fluxo quando se tenta fazer o fluido voltar pelo mesmo caminho.

"É notável que essa invenção de 100 anos ainda não seja completamente compreendida e possa ser útil em tecnologias modernas de maneiras ainda não consideradas," disse o professor Leif Ristroph, da Universidade de Nova York. "Embora Tesla seja conhecido como um mago das correntes elétricas e dos circuitos elétricos, seu trabalho menos conhecido para controlar fluxos ou correntes de fluidos estava realmente à frente do seu tempo."

Controle de fluxos

Para entender a funcionalidade da válvula de Tesla, Ristroph e seus alunos construíram um protótipo com 30 centímetros de comprimento e fizeram uma série de experimentos, submetendo o dispositivo a variadas condições - velocidade, volume e pressão - e medindo sua resistência à passagem do fluxo nos dois sentidos.

Tesla dizia que sua válvula ofereceria uma resistência ao fluxo reverso até 200 vezes maior do que a resistência ao fluxo normal; o protótipo construído pela equipe, contudo, obteve um valor de apenas 2 vezes maior resistência - o professor Ristroph afirma que não há sequer documentação sobre se Tesla realmente teria construído um protótipo do seu conduíte valvular.

Mas o que importa mesmo é que o dispositivo funciona, e funciona de forma parecida a um interruptor: Com fluxos de baixa velocidade, não há diferença na resistência para fluxos diretos e reversos; contudo, acima de uma certa velocidade do fluxo, o dispositivo "liga" abruptamente, passando a resistir significativamente aos fluxos reversos.

"Crucialmente, esse acionamento vem com a geração de fluxos turbulentos na direção reversa, que 'obstruem' o tubo com vórtices e correntes perturbadoras," explicou Ristroph. "Além disso, a turbulência aparece em taxas de fluxo muito mais baixas do que jamais foi observado para tubos de formatos mais padrão - uma velocidade até 20 vezes menor do que a turbulência convencional em um tubo ou cano cilíndrico. Isso mostra o poder que ele tem para controlar os fluxos, o que pode ser usado em muitas aplicações."

Além de controlar a direcionalidade e suavizar o fluxo, a válvula de Tesla não tem partes móveis.
[Imagem: Quynh M. Nguyen et al. - 10.1038/s41467-021-23009-y]

Aplicações da válvula de Tesla

Outra descoberta importante é que a válvula de Tesla funciona ainda melhor quando o fluxo não é estável - quando se trata de pulsos ou oscilações, que o dispositivo então converte em um fluxo de saída suave e direcionado. Esta ação de bombeamento imita os conversores elétricos, que transformam a corrente alternada em corrente contínua (AC-DC).

"Acreditamos que era isso que Tesla tinha em mente para o dispositivo, já que ele estava pensando em operações análogas com correntes elétricas. Na verdade, ele é mais famoso por inventar o motor AC e também um conversor AC-DC," observou Ristroph.

Essa capacidade da válvula de controlar o sentido dos fluxos, garantir uma saída homogênea e gerar turbulência em baixas velocidades, abre várias possibilidades de uso para a invenção de Tesla, a começar pela substituição das válvulas tradicionais, muito mais complicadas e com peças móveis que se desgastam.

"O dispositivo de Tesla é uma alternativa à válvula de retenção convencional, cujas partes móveis tendem a se desgastar com o tempo," explicou Ristroph. "E agora sabemos que ela é muito eficaz em misturar (fluidos) e pode ser usada para aproveitar as vibrações em motores e máquinas para bombear combustível, líquidos de refrigeração, lubrificante ou outros gases e líquidos."

• Líquidos e gases são direcionados sem válvulas, usando apenas canos

Mais tópicos