Hoy en día, la tecnología del agua a presión es omnipresente, y cualquiera que se duche, riegue un jardín o apague un incendio se beneficia de la tecnología diseñada para aprovecharla.

Sin embargo, en los siglos XVII y XVIII, un flujo constante de agua sin caídas de presión supuso un gran avance.

En 1666, cuando las brigadas de cubos eran la mejor línea de defensa, el Gran Incendio de Londres quemó casi todas las apretadas estructuras de madera de la ciudad. El desastre destruyó cientos de miles de hogares y docenas de iglesias, demostrando la necesidad de mejorar los métodos y equipos de extinción de incendios.

Un avance histórico fue la invención de los «gusanos de succión», mangueras de cuero unidas a bombas accionadas manualmente. Luego llegó el Windkessel, una cámara en el fondo de un carro de madera que comprime aire para bombear continuamente agua a través de una manguera, creando un flujo constante.

Inspirándose en un coche de bomberos de 1725 que bombeaba agua a mayores distancias y a mayor velocidad de lo que era posible hasta entonces, los autores que publican en la revista del Instituto Americano de Física, American Physical Review, analizaron el efecto Windkessel de la cámara de presión para captar la física que subyace a esta tecnología perdurable y ampliamente utilizada.

«Hay muchos problemas de física fascinantes ocultos a plena vista en libros y artículos escritos hace siglos», afirma el autor Trevor Lipscombe. «Recientemente hemos estado trabajando en la aplicación de la mecánica de fluidos básica a los sistemas biológicos y nos topamos con una descripción habitual en las revistas médicas: que el corazón actúa como un Windkessel. Esto nos lleva a preguntarnos qué es exactamente un Windkessel. Siguiendo el rastro, encontramos descripciones del dispositivo del «gusano de succión» de Lofting y, en el camión de bomberos de Newsham, una aplicación para salvar vidas».

Para determinar qué factores influyen más en el efecto Windkessel, los autores compararon el estado inicial de la cámara, la velocidad a la que las brigadas de cubos podían verter agua (caudal volumétrico), el tiempo que tarda en aumentar la presión y los efectos sobre el caudal de salida.

«Cuando se enfrenta al diseño de Lofting, o al camión de bomberos de Newsham, un físico quiere aclarar la ciencia básica implicada, simplemente porque está ahí», afirma Lipscombe. «Es el placer de hacer física. Pero también hay un aspecto educativo. Nuestro artículo construye un modelo sencillo que muestra cómo funciona un camión de bomberos de Newsham. En parte, estamos respondiendo a la pregunta ‘¿cuándo usaré esto?».

A continuación, los autores planean examinar el Windkessel fisiológico implicado en el sistema corazón-aorta.

«Comprender la ley de Bernoulli, la ley de los gases ideales y la expansión isotérmica son los tres ingredientes que incorporamos a un modelo para explorar cómo funciona este dispositivo», explica Lipscombe. «Pero si comprendemos mejor este sistema, podríamos estudiar los parámetros que son importantes y ver cómo cambiándolos podríamos mejorar el dispositivo».