{"id":133327,"date":"2021-10-03T19:13:00","date_gmt":"2021-10-04T00:13:00","guid":{"rendered":"https:\/\/insurgentepress.mx\/?p=133327"},"modified":"2021-10-09T19:17:46","modified_gmt":"2021-10-10T00:17:46","slug":"aplicaciones-de-la-materia-granular-desde-estabilizacion-de-espumas-y-amortiguadores-hasta-como-colonizar-marte","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/insurgentepress.mx\/index.php\/2021\/10\/03\/aplicaciones-de-la-materia-granular-desde-estabilizacion-de-espumas-y-amortiguadores-hasta-como-colonizar-marte\/","title":{"rendered":"Aplicaciones de la materia granular, desde estabilizaci\u00f3n de espumas y amortiguadores, hasta c\u00f3mo colonizar Marte"},"content":{"rendered":"\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong>El doctor Felipe Pacheco V\u00e1zquez, investigador del IFUAP, desarrolla diversos trabajos experimentales en esa materia<\/strong><\/li><\/ul>\n\n\n\n<p>Agencias, Ciudad de M\u00e9xico.- Despu\u00e9s del agua en estado l\u00edquido, la materia granular es lo que m\u00e1s manipula el ser humano. Desde las dunas del desierto hasta los largos litorales de las costas y el fondo del mar; los cr\u00e1teres de la Luna, la superficie de Marte y gran parte de los asteroides, est\u00e1n constituidos de arena. Es decir, materia granular, que tambi\u00e9n lo son el caf\u00e9, la sal y el az\u00facar; ma\u00edz y trigo; cemento y grava; los detergentes y m\u00e1s: un conglomerado de granos con variadas aplicaciones en la vida cotidiana.<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\"><p>Comprender su din\u00e1mica es objeto de estudio de la llamada ciencia b\u00e1sica: el conocimiento mismo y el paso para el desarrollo tecnol\u00f3gico. Desde la F\u00edsica experimental, el doctor Felipe Pacheco V\u00e1zquez, investigador del Instituto de F\u00edsica \u201cLuis Rivera Terrazas\u201d de la BUAP, reci\u00e9n galardonado por la Academia Mexicana de Ciencias con el Premio de Investigaci\u00f3n 2021 para J\u00f3venes Investigadores, en el \u00c1rea de Ciencias Exactas, estudia la materia granular.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n<p>Integrante del Cuerpo Acad\u00e9mico 171 Materiales Complejos e Inteligentes, su Laboratorio de Materia Granular y Din\u00e1mica de Fluidos, del IFUAP, ha sido un semillero en la formaci\u00f3n de recursos humanos, estudiantes de licenciatura y posgrado, que desarrollan sus tesis bajo su tutor\u00eda.<\/p>\n\n\n\n<p>Con sus estudiantes, el tambi\u00e9n Premio C\u00e1tedra Marcos Moshinsky, que le otorg\u00f3 la UNAM en noviembre de 2020, el doctor Pacheco ha concluido diversos proyectos experimentales, cuyos resultados han sido publicados en revistas especializadas: desde encapsular y estabilizar burbujas, hasta procesos de descarga de silos y amortiguadores granulares, con futuras aplicaciones en la industria.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Estabilizaci\u00f3n de burbujas o c\u00f3mo mantener fr\u00eda una&nbsp;<em>chela<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>En 2020, The&nbsp;<em>Journal of Colloid and Interface Science<\/em>, una revista de alto impacto, public\u00f3 un trabajo original y novedoso:&nbsp;<em>Air entrainment and granular bubles generated by a jet of grains entering water<\/em>, del doctor Felipe Pacheco y sus estudiantes Andrea Margarita Cervantes \u00c1lvarez y Yesica Jazm\u00edn Escobar Ortega.<\/p>\n\n\n\n<p>Originalmente inici\u00f3 un proyecto sobre el atrapamiento de aire, un hecho que ocurre en muchos fen\u00f3menos -por ejemplo, un tsunami puede ser provocado por el crecimiento de olas al registrarse un colapso subterr\u00e1neo del mar debido a la entrada de granos-, del cual deriv\u00f3 otra observaci\u00f3n: la estabilizaci\u00f3n de burbujas granulares.<\/p>\n\n\n\n<p>Cuando viertes un pu\u00f1o de granos en agua, las part\u00edculas entran arrastrando aire hacia el interior del l\u00edquido, con lo cual se generan burbujas granulares muy estables, pues en la interface aire, agua y granos, estos cubren la burbuja y se pegan en la superficie. La estabilizaci\u00f3n de estas burbujas se ha hecho con materiales distintos y resultan de inter\u00e9s para la industria, ya que este mecanismo simple podr\u00eda servir para encapsular y retirar un contaminante en un medio l\u00edquido, entre otras aplicaciones.<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\"><p>\u201cTe permite atrapar un contaminante y transportarlo en el agua para poder ser retirado. Es posible controlar el proceso, encapsular el gas contaminante o bien un l\u00edquido en la superficie del agua, si lo hay, como aceite; esto depende de la cantidad y tama\u00f1o de los granos\u201d, explica el doctor Felipe Pacheco.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n<p>El acad\u00e9mico -nivel II del Sistema Nacional de Investigadores- y su equipo de trabajo se percataron que este&nbsp;<em>jet<\/em>&nbsp;o chorro de granos generaba una serpentina de aire y burbujas muy estables; as\u00ed, del planteamiento original de la investigaci\u00f3n se pas\u00f3 a observar la estabilizaci\u00f3n de burbujas y encapsulado del gas.<\/p>\n\n\n\n<p>Los resultados de este experimento de ciencia b\u00e1sica fueron publicados en 2020 en el&nbsp;<em>Journal of Colloid and Interface Science<\/em>; un trabajo de inter\u00e9s por sus posibles aplicaciones, incluso en la industria de alimentos:<\/p>\n\n\n\n<p>\u201cLas cervezas belgas son famosas por sus espumas densas que duran mucho. Mientras que las mexicanas no tienen esta propiedad que permite mantener la temperatura\u201d; en este caso, una cerveza bien fr\u00eda por m\u00e1s tiempo.<\/p>\n\n\n\n<p>Con esta observaci\u00f3n del equipo del doctor Pacheco -el mecanismo de encapsulado de gas o estabilizaci\u00f3n- esto ser\u00eda posible. &nbsp;\u201cSe trata de estabilizar la espuma con granos m\u00e1s peque\u00f1os, de 100 micas (la sal de cocina es de 300 micas, el talco de 20 micas), para lograr mantener por m\u00e1s tiempo la espuma, la cual funciona como un aislamiento t\u00e9rmico para mantenerla fr\u00eda por m\u00e1s tiempo\u201d<\/p>\n\n\n\n<p><strong>\u00bfQu\u00e9 pasa si realizamos una mezcla simult\u00e1nea de granos y l\u00edquido en el drenado de arena en una playa?<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Fue un cuestionamiento que dio origen a otro trabajo de investigaci\u00f3n del doctor Pacheco V\u00e1zquez, quien tambi\u00e9n obtuvo los premios Weizmann y Rosenblueth, por Mejor Tesis de doctorado, otorgados por la Academia Mexicana de Ciencias y el Cinvestav, respectivamente. &nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>La descarga simult\u00e1nea de granos y l\u00edquido lo llev\u00f3 a cabo desde un silo, un contenedor en forma cil\u00edndrica, en el cual, al tener un agujero en el fondo, se descargan tradicionalmente granos secos y depende del tama\u00f1o de la abertura la cantidad de granos que salen por unidad de tiempo, pero no de la altura de la columna granular. En el caso de l\u00edquido, el volumen descargado depende de la altura (presi\u00f3n hidrost\u00e1tica). Esto se sabe a partir de formulaciones matem\u00e1ticas.<\/p>\n\n\n\n<p>Sin embargo, \u00bfqu\u00e9 ocurre en esta combinaci\u00f3n simult\u00e1nea de granos y l\u00edquido? \u201cEstudiamos esto con distintos tama\u00f1os de granos y silo. Realizamos experimentos y simulaciones num\u00e9ricas en la computadora\u201d, se\u00f1ala el investigador.<\/p>\n\n\n\n<p>El experimento llev\u00f3 a optimizar la descarga simult\u00e1nea de granos y l\u00edquido desde un silo, un trabajo concluido y publicado en&nbsp;<em>Physics of Fluids<\/em>&nbsp;en 2018, en colaboraci\u00f3n con sus estudiantes Andrea Margarita Cervantes \u00c1lvarez y Samuel Hidalgo Caballero.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>El Efecto Leidenfrost<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Seguramente cualquier ama de casa ha observado c\u00f3mo se evaporan gotas de agua al caer sobre un sart\u00e9n o plancha muy caliente, a una temperatura de 120 grados; pero si elevamos la temperatura a 250 grados, uno pensar\u00eda que se evaporar\u00edan m\u00e1s r\u00e1pidamente. Sin embargo, no es as\u00ed: las gotas flotan sobre su propio vapor. Esto es el llamado El Efecto Leidenfrost,&nbsp;el cual pas\u00f3 como una simple curiosidad en 1756, cuando fue observado.<\/p>\n\n\n\n<p>Pasaron casi dos siglos y medio para retomar el estudio sistem\u00e1tico de este fen\u00f3meno. En 2003, cient\u00edficos de Francia estudiaron c\u00f3mo esa gota de agua depend\u00eda de su tama\u00f1o o espesor para tomar formas distintas.<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\"><p>El doctor Felipe Pacheco empez\u00f3 sus trabajos experimentales sobre el Efecto Leidenfrost en 2016, cuando demostr\u00f3 que puedes establizar cantidades muy grandes de l\u00edquido en estado Leidenfrost dependiendo de la forma de la superficie caliente. En 2020 comenz\u00f3 a estudiar la coalescencia de gotas Leidenfrost, fen\u00f3meno que ocurre cuando gotas peque\u00f1as se unen o fusionan, como pasa con las nubes, en donde las gotas se unen y caen por efecto de la gravedad.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n<p>\u201cNosotros descubrimos que gotas de l\u00edquidos miscibles no coalescen en estado Leidenfrost. Por tanto, las puedes transportar en una superficie simult\u00e1neamente, propulsadas por su propio vapor. Esto ha despertado el inter\u00e9s por su probable aplicaci\u00f3n en ingenier\u00eda y microfu\u00eddica\u201d.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Los baleros que se utilizan en los autos, por ejemplo, llevan lubricantes. El estudio del doctor Pacheco permite pensar en el desarrollo de una especie de balero l\u00edquido en donde al calentarse la superficie por fricci\u00f3n, el l\u00edquido entre en estado Leidenfrost y elimine la fricci\u00f3n con la superficie.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>\u201cUn milagro de la ingenier\u00eda a\u00fan no encaja con la madre naturaleza<\/strong>\u201d<\/p>\n\n\n\n<p>El aeropuerto de Kansai, asentado sobre una isla artificial en Osaka, Jap\u00f3n, ha atra\u00eddo el inter\u00e9s mundial debido a hundimientos por arriba de lo previsto.&nbsp; Un milagro de la ingenier\u00eda a\u00fan no encaja con la madre naturaleza,&nbsp;reza un titular de la prensa en 2015, a prop\u00f3sito de este hecho.<\/p>\n\n\n\n<p>En 2019, Felipe Pacheco V\u00e1zquez realiz\u00f3 una estancia de investigaci\u00f3n en la Universidad de Nagoya, en Jap\u00f3n, donde estudi\u00f3 con sus colegas nipones el fen\u00f3meno de compresi\u00f3n de medios granulares; es decir, c\u00f3mo crece la fuerza que opone un medio granular al ser comprimido. \u00bfQu\u00e9 lo motiv\u00f3? Justamente hechos como el citado aeropuerto de Kansai, asentado sobre una isla artificial, en la cual se compact\u00f3 el medio granular y se tapiz\u00f3 con cemento. En cinco a\u00f1os, el nivel de este aeropuerto se comprimi\u00f3 en lo que se esperaba ocurriera en 20 a\u00f1os. Este aeropuerto se est\u00e1 hundiendo, como ocurre con otras obras, como la Catedral en M\u00e9xico.<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\"><p>\u201cNuestro conocimiento de la compresi\u00f3n de la materia granular no es suficiente. Estudiar c\u00f3mo crece la fuerza y describir esa din\u00e1mica nos permitir\u00e1 una mayor eficiencia de esas obras\u201d, concluye el doctor Felipe Pacheco, investigador del IFUAP, con alrededor de 30 publicaciones en revistas especializadas, quien ha impartido conferencias en M\u00e9xico, Francia, Estados Unidos, Alemania y Jap\u00f3n, y mantiene colaboraciones con investigadores de Estados Unidos, Francia, Jap\u00f3n y Brasil.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n<p>Uno de sus m\u00e1s recientes proyectos es el desarrollo de amortiguadores granulares. La mayor\u00eda de la gente ha observado esas salidas de emergencia que se encuentran en las carreteras, cuya superficie est\u00e1 llena de arena. Se trata de amortiguadores granulares, ya que la materia granular (en este caso, arena o grava) es muy disipativa: si un auto impacta el medio granular se detiene, ya que todos los granos se mueven entre s\u00ed y disipan la energ\u00eda r\u00e1pidamente. \u201cSi tienes vibraci\u00f3n puedes disipar la energ\u00eda utilizando un amortiguador granular\u201d.<\/p>\n\n\n\n<p>As\u00ed, algo tan ordinario a la vista, como la materia granular, es objeto de estudio. Marte est\u00e1 cubierto de arena, comprender su din\u00e1mica le permitir\u00e1n al ser humano moverse con soltura por sus arenosos caminos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Despu\u00e9s del agua en estado l\u00edquido, la materia granular es lo que m\u00e1s manipula el ser humano. Desde las dunas del desierto hasta los largos litorales de las costas y el fondo del mar; los cr\u00e1teres de la Luna, la superficie de Marte y gran parte de los asteroides, est\u00e1n constituidos de arena. Es decir, materia granular, que tambi\u00e9n lo son el caf\u00e9, la sal y el az\u00facar; ma\u00edz y trigo; cemento y grava; los detergentes y m\u00e1s: un conglomerado de granos con variadas aplicaciones en la vida cotidiana.<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":133328,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[4],"tags":[],"class_list":["post-133327","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-estados"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/insurgentepress.mx\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/133327","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/insurgentepress.mx\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/insurgentepress.mx\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/insurgentepress.mx\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/insurgentepress.mx\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=133327"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/insurgentepress.mx\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/133327\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":133329,"href":"https:\/\/insurgentepress.mx\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/133327\/revisions\/133329"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/insurgentepress.mx\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/133328"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/insurgentepress.mx\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=133327"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/insurgentepress.mx\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=133327"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/insurgentepress.mx\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=133327"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}