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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo A3 - Aumento de Drag
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:3130
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Carga biológica externa y geometría parasitaria
La carga biológica externa se representa por los ectoparásitos adheridos y por su severidad geométrica. El tamaño del parásito aumenta su área frontal; el storyboard señala que los isópodos pueden alcanzar aproximadamente 2 cm. El impacto general escala con la razón entre el área frontal parasitaria y el área frontal del pez, y también con el cuadrado de la velocidad de nado. La carga parasitaria cruza hacia el grupo de capa límite y hacia los observables de severidad. No se especifica una función exacta que convierta número de parásitos en área frontal total.
Grupo 2: Grupo 2: Capa límite y arrastre por parásitos
Los ectoparásitos alteran directamente la hidrodinámica de la capa límite y elevan tanto el arrastre de fricción como el de presión. Los organismos voluminosos añaden un arrastre de presión local adicional proporcional al área frontal del parásito y al cuadrado de la velocidad de nado. Las contribuciones de fricción, presión y presión local convergen en el arrastre adicional por parásitos. El storyboard no proporciona coeficientes de arrastre ni una ley de combinación cuantitativa para esas contribuciones.
Grupo 3: Grupo 3: Daño de escamas, rugosidad y transición
El daño o pérdida de escamas elimina la microestructura ctenioide reductora de arrastre y expone una rugosidad de altura comparable a un grano de arena. La altura de rugosidad, la velocidad de fricción y la viscosidad del agua forman un número adimensional de rugosidad. Mientras este número es bajo, el arrastre de fricción sigue dependiendo del régimen general; al superar un valor cercano a 70, la superficie se vuelve hidráulicamente rugosa. En ese régimen, el arrastre de fricción deja de depender del régimen general y queda determinado únicamente por la razón entre altura de rugosidad y longitud corporal. La forma funcional exacta del arrastre en ambos regímenes no está especificada.
Grupo 4: Grupo 4: Arrastre total y costo energético
El arrastre adicional por parásitos y el debido a escamas dañadas convergen en un exceso de arrastre respecto del estado sano. Ese exceso se suma conceptualmente al arrastre basal y aumenta la resistencia que el pez debe vencer para mantener una velocidad dada. Como consecuencia, aumenta la energía requerida y el costo de transporte. En infecciones severas el storyboard reporta aumentos de costo de transporte de 30–80%. No se define una función energética exacta entre arrastre, energía y costo de transporte.
Grupo 5: Grupo 5: Rendimiento de nado y escape
El exceso de arrastre reduce directamente la velocidad máxima de escape y también penaliza la velocidad crítica de nado sostenido. El storyboard indica proporcionalidad directa entre caída de velocidad máxima de escape y exceso de arrastre, pero no da constante de proporcionalidad. La velocidad del pez frente a la del depredador define una velocidad relativa o margen de escape. En infecciones severas, la velocidad crítica sostenida puede disminuir 20–40%. Esta velocidad relativa cruza al grupo final como variable puente hacia el radio de escape seguro.
Grupo 6: Grupo 6: Riesgo de escape y observables de severidad
El radio de escape seguro es el observable final de la interacción locomotora con un depredador. Cuando disminuye la velocidad relativa pez–depredador, el radio seguro se reduce de forma cuadrática, por lo que una pequeña pérdida de margen de velocidad produce una pérdida mayor de distancia de seguridad. La severidad parasitaria se conecta con observables cuantitativos: más de 100 copépodos por pez caracteriza el ejemplo severo, asociado con 30–80% de aumento del costo de transporte y 20–40% de reducción de velocidad crítica. Estos intervalos son observaciones reportadas, no leyes funcionales universales.
ID:1063
Grupo 1: Grupo 1: Carga biológica externa y geometría parasitaria
Descripción
La carga biológica externa se representa por los ectoparásitos adheridos y por su severidad geométrica. El tamaño del parásito aumenta su área frontal; el storyboard señala que los isópodos pueden alcanzar aproximadamente 2 cm. El impacto general escala con la razón entre el área frontal parasitaria y el área frontal del pez, y también con el cuadrado de la velocidad de nado. La carga parasitaria cruza hacia el grupo de capa límite y hacia los observables de severidad. No se especifica una función exacta que convierta número de parásitos en área frontal total.
Pregunta clave: ¿Cómo modifica la carga parasitaria la superficie expuesta al flujo?
La carga biológica externa se representa por los ectoparásitos adheridos y por su severidad geométrica. El tamaño del parásito aumenta su área frontal; el storyboard señala que los isópodos pueden alcanzar aproximadamente 2 cm. El impacto general escala con la razón entre el área frontal parasitaria y el área frontal del pez, y también con el cuadrado de la velocidad de nado. La carga parasitaria cruza hacia el grupo de capa límite y hacia los observables de severidad. No se especifica una función exacta que convierta número de parásitos en área frontal total. En términos generales, el impacto de este arrastre añadido escala con la relación entre el área frontal del parásito y el área frontal del propio pez, y con el cuadrado de la velocidad de nado, de modo que los parásitos más voluminosos y las velocidades de nado más altas son los que más penalizan al pez. Cuando el parásito adherido es voluminoso —los isópodos, por ejemplo, pueden alcanzar hasta dos centímetros— añade además un arrastre de presión local adicional, que crece en proporción al área frontal de ese parásito y al cuadrado de la velocidad con que nada el pez: un parásito más grande, o una velocidad de nado más alta, elevan ambos ese arrastre de presión local adicional. La magnitud de este costo depende de cuánta carga parasitaria soporta el pez: en infecciones severas, con más de cien copépodos por pez, el costo de transporte puede aumentar entre un treinta y un ochenta por ciento, y la velocidad crítica de nado sostenida puede reducirse entre un veinte y un cuarenta por ciento. Así, la carga biológica externa y el daño en las escamas, aunque actúan sobre la superficie del cuerpo del pez por mecanismos distintos, convergen en el mismo desenlace: un pez que arrastra más de lo que debería, que gasta más energía para nadar a la misma velocidad, y que llegado el momento de escapar de un depredador dispone de menos margen de velocidad y de menos distancia de seguridad que un individuo sin esa carga biológica externa.
ID:5130
Grupo 2: Grupo 2: Capa límite y arrastre por parásitos
Descripción
Los ectoparásitos alteran directamente la hidrodinámica de la capa límite y elevan tanto el arrastre de fricción como el de presión. Los organismos voluminosos añaden un arrastre de presión local adicional proporcional al área frontal del parásito y al cuadrado de la velocidad de nado. Las contribuciones de fricción, presión y presión local convergen en el arrastre adicional por parásitos. El storyboard no proporciona coeficientes de arrastre ni una ley de combinación cuantitativa para esas contribuciones.
Pregunta clave: ¿Cómo convierte la presencia parasitaria la perturbación superficial en arrastre adicional?
Los ectoparásitos alteran directamente la hidrodinámica de la capa límite y elevan tanto el arrastre de fricción como el de presión. Los organismos voluminosos añaden un arrastre de presión local adicional proporcional al área frontal del parásito y al cuadrado de la velocidad de nado. Las contribuciones de fricción, presión y presión local convergen en el arrastre adicional por parásitos. El storyboard no proporciona coeficientes de arrastre ni una ley de combinación cuantitativa para esas contribuciones. Al fijarse sobre el cuerpo, estos parásitos alteran directamente la hidrodinámica de la capa límite e incrementan de forma marcada tanto el arrastre de fricción como el arrastre de presión. Los parásitos ectoparásitos y las escamas dañadas o perdidas alteran, cada uno por su lado, la hidrodinámica de la capa límite que rodea al pez, y ambos terminan incrementando el mismo resultado físico: el arrastre de fricción y el arrastre de presión que el pez debe vencer al nadar. Cuando el parásito adherido es voluminoso —los isópodos, por ejemplo, pueden alcanzar hasta dos centímetros— añade además un arrastre de presión local adicional, que crece en proporción al área frontal de ese parásito y al cuadrado de la velocidad con que nada el pez: un parásito más grande, o una velocidad de nado más alta, elevan ambos ese arrastre de presión local adicional. En términos generales, el impacto de este arrastre añadido escala con la relación entre el área frontal del parásito y el área frontal del propio pez, y con el cuadrado de la velocidad de nado, de modo que los parásitos más voluminosos y las velocidades de nado más altas son los que más penalizan al pez.
ID:5131
Grupo 3: Grupo 3: Daño de escamas, rugosidad y transición
Descripción
El daño o pérdida de escamas elimina la microestructura ctenioide reductora de arrastre y expone una rugosidad de altura comparable a un grano de arena. La altura de rugosidad, la velocidad de fricción y la viscosidad del agua forman un número adimensional de rugosidad. Mientras este número es bajo, el arrastre de fricción sigue dependiendo del régimen general; al superar un valor cercano a 70, la superficie se vuelve hidráulicamente rugosa. En ese régimen, el arrastre de fricción deja de depender del régimen general y queda determinado únicamente por la razón entre altura de rugosidad y longitud corporal. La forma funcional exacta del arrastre en ambos regímenes no está especificada.
Pregunta clave: ¿Cómo altera el daño de escamas el régimen hidrodinámico superficial?
El daño o pérdida de escamas elimina la microestructura ctenioide reductora de arrastre y expone una rugosidad de altura comparable a un grano de arena. La altura de rugosidad, la velocidad de fricción y la viscosidad del agua forman un número adimensional de rugosidad. Mientras este número es bajo, el arrastre de fricción sigue dependiendo del régimen general; al superar un valor cercano a 70, la superficie se vuelve hidráulicamente rugosa. En ese régimen, el arrastre de fricción deja de depender del régimen general y queda determinado únicamente por la razón entre altura de rugosidad y longitud corporal. La forma funcional exacta del arrastre en ambos regímenes no está especificada. El efecto de esa rugosidad sobre el arrastre puede resumirse en un número adimensional que combina la altura de la rugosidad con la velocidad de fricción del flujo y con la viscosidad del agua: mientras ese número se mantiene bajo, el arrastre de fricción todavía depende del régimen general de flujo, pero en cuanto ese número supera un valor cercano a setenta, la superficie se vuelve hidráulicamente rugosa y el arrastre de fricción deja de depender del régimen de flujo, quedando determinado únicamente por la razón entre la altura de la rugosidad y la longitud del cuerpo del pez. Cuando una escama se pierde o se daña, el cuerpo del pez deja de contar con la microestructura superficial que esa escama aportaba para reducir el arrastre —el efecto de las estrías finas de las escamas ctenioides— y en su lugar queda expuesta una rugosidad de altura comparable a la de un grano de arena, que provoca que el flujo de agua alrededor del cuerpo pase a un régimen turbulento antes de lo que ocurriría sobre una superficie sana. Los parásitos ectoparásitos y las escamas dañadas o perdidas alteran, cada uno por su lado, la hidrodinámica de la capa límite que rodea al pez, y ambos terminan incrementando el mismo resultado físico: el arrastre de fricción y el arrastre de presión que el pez debe vencer al nadar. Las escamas dañadas o perdidas actúan sobre la superficie del cuerpo por una vía distinta a la de los parásitos.
ID:5132
Grupo 4: Grupo 4: Arrastre total y costo energético
Descripción
El arrastre adicional por parásitos y el debido a escamas dañadas convergen en un exceso de arrastre respecto del estado sano. Ese exceso se suma conceptualmente al arrastre basal y aumenta la resistencia que el pez debe vencer para mantener una velocidad dada. Como consecuencia, aumenta la energía requerida y el costo de transporte. En infecciones severas el storyboard reporta aumentos de costo de transporte de 30–80%. No se define una función energética exacta entre arrastre, energía y costo de transporte.
Pregunta clave: ¿Cómo converge el arrastre añadido en una penalización energética?
El arrastre adicional por parásitos y el debido a escamas dañadas convergen en un exceso de arrastre respecto del estado sano. Ese exceso se suma conceptualmente al arrastre basal y aumenta la resistencia que el pez debe vencer para mantener una velocidad dada. Como consecuencia, aumenta la energía requerida y el costo de transporte. En infecciones severas el storyboard reporta aumentos de costo de transporte de 30–80%. No se define una función energética exacta entre arrastre, energía y costo de transporte. La magnitud de este costo depende de cuánta carga parasitaria soporta el pez: en infecciones severas, con más de cien copépodos por pez, el costo de transporte puede aumentar entre un treinta y un ochenta por ciento, y la velocidad crítica de nado sostenida puede reducirse entre un veinte y un cuarenta por ciento. El arrastre adicional que generan tanto los parásitos como las escamas dañadas tiene un costo biológico concreto, que puede estimarse a través de la capacidad del pez para escapar de un depredador. Cuando el parásito adherido es voluminoso —los isópodos, por ejemplo, pueden alcanzar hasta dos centímetros— añade además un arrastre de presión local adicional, que crece en proporción al área frontal de ese parásito y al cuadrado de la velocidad con que nada el pez: un parásito más grande, o una velocidad de nado más alta, elevan ambos ese arrastre de presión local adicional. Los parásitos ectoparásitos y las escamas dañadas o perdidas alteran, cada uno por su lado, la hidrodinámica de la capa límite que rodea al pez, y ambos terminan incrementando el mismo resultado físico: el arrastre de fricción y el arrastre de presión que el pez debe vencer al nadar.
ID:5133
Grupo 5: Grupo 5: Rendimiento de nado y escape
Descripción
El exceso de arrastre reduce directamente la velocidad máxima de escape y también penaliza la velocidad crítica de nado sostenido. El storyboard indica proporcionalidad directa entre caída de velocidad máxima de escape y exceso de arrastre, pero no da constante de proporcionalidad. La velocidad del pez frente a la del depredador define una velocidad relativa o margen de escape. En infecciones severas, la velocidad crítica sostenida puede disminuir 20–40%. Esta velocidad relativa cruza al grupo final como variable puente hacia el radio de escape seguro.
Pregunta clave: ¿Cómo reduce el exceso de arrastre el rendimiento locomotor y el margen de escape?
El exceso de arrastre reduce directamente la velocidad máxima de escape y también penaliza la velocidad crítica de nado sostenido. El storyboard indica proporcionalidad directa entre caída de velocidad máxima de escape y exceso de arrastre, pero no da constante de proporcionalidad. La velocidad del pez frente a la del depredador define una velocidad relativa o margen de escape. En infecciones severas, la velocidad crítica sostenida puede disminuir 20–40%. Esta velocidad relativa cruza al grupo final como variable puente hacia el radio de escape seguro. La velocidad de escape máxima del pez cae en proporción directa al exceso de arrastre que arrastra consigo, y el radio de escape seguro —la distancia a la que el pez todavía logra sacarle ventaja al depredador que lo persigue— se reduce de forma cuadrática cuando la velocidad relativa entre ambos disminuye: una pequeña caída en la velocidad relativa produce una caída mucho mayor en ese radio de escape seguro. La magnitud de este costo depende de cuánta carga parasitaria soporta el pez: en infecciones severas, con más de cien copépodos por pez, el costo de transporte puede aumentar entre un treinta y un ochenta por ciento, y la velocidad crítica de nado sostenida puede reducirse entre un veinte y un cuarenta por ciento. Así, la carga biológica externa y el daño en las escamas, aunque actúan sobre la superficie del cuerpo del pez por mecanismos distintos, convergen en el mismo desenlace: un pez que arrastra más de lo que debería, que gasta más energía para nadar a la misma velocidad, y que llegado el momento de escapar de un depredador dispone de menos margen de velocidad y de menos distancia de seguridad que un individuo sin esa carga biológica externa. El efecto de esa rugosidad sobre el arrastre puede resumirse en un número adimensional que combina la altura de la rugosidad con la velocidad de fricción del flujo y con la viscosidad del agua: mientras ese número se mantiene bajo, el arrastre de fricción todavía depende del régimen general de flujo, pero en cuanto ese número supera un valor cercano a setenta, la superficie se vuelve hidráulicamente rugosa y el arrastre de fricción deja de depender del régimen de flujo, quedando determinado únicamente por la razón entre la altura de la rugosidad y la longitud del cuerpo del pez.
ID:5134
Grupo 6: Grupo 6: Riesgo de escape y observables de severidad
Descripción
El radio de escape seguro es el observable final de la interacción locomotora con un depredador. Cuando disminuye la velocidad relativa pez–depredador, el radio seguro se reduce de forma cuadrática, por lo que una pequeña pérdida de margen de velocidad produce una pérdida mayor de distancia de seguridad. La severidad parasitaria se conecta con observables cuantitativos: más de 100 copépodos por pez caracteriza el ejemplo severo, asociado con 30–80% de aumento del costo de transporte y 20–40% de reducción de velocidad crítica. Estos intervalos son observaciones reportadas, no leyes funcionales universales.
Pregunta clave: ¿Cómo se expresa la severidad del daño en observables de escape y carga?
El radio de escape seguro es el observable final de la interacción locomotora con un depredador. Cuando disminuye la velocidad relativa pez–depredador, el radio seguro se reduce de forma cuadrática, por lo que una pequeña pérdida de margen de velocidad produce una pérdida mayor de distancia de seguridad. La severidad parasitaria se conecta con observables cuantitativos: más de 100 copépodos por pez caracteriza el ejemplo severo, asociado con 30–80% de aumento del costo de transporte y 20–40% de reducción de velocidad crítica. Estos intervalos son observaciones reportadas, no leyes funcionales universales. La velocidad de escape máxima del pez cae en proporción directa al exceso de arrastre que arrastra consigo, y el radio de escape seguro —la distancia a la que el pez todavía logra sacarle ventaja al depredador que lo persigue— se reduce de forma cuadrática cuando la velocidad relativa entre ambos disminuye: una pequeña caída en la velocidad relativa produce una caída mucho mayor en ese radio de escape seguro. La magnitud de este costo depende de cuánta carga parasitaria soporta el pez: en infecciones severas, con más de cien copépodos por pez, el costo de transporte puede aumentar entre un treinta y un ochenta por ciento, y la velocidad crítica de nado sostenida puede reducirse entre un veinte y un cuarenta por ciento.
ID:5135