WASHINGTON (EEUU).- Un grupo de investigadores demostró cómo dos tipos de arena pueden comportarse como líquidos, lo que permite una mejor comprensión sobre procesos geológicos como los deslizamientos de tierra y los volcanes, y abre la puerta también a nuevos productos farmacéuticos, según un estudio publicado hoy en la revista PNAS.
El flujo de materiales granulares, como la arena y las partículas catalíticas utilizadas en los reactores químicos, faculta una amplia gama de fenómenos naturales, desde aludes hasta volcanes, así como de procesos industriales, desde la producción farmacéutica hasta la captura de carbono.
Mientras que el movimiento y la mezcla de materia granular a menudo muestran «sorprendentes similitudes» con los líquidos, como en el movimiento de dunas de arena, avalanchas y arenas movedizas, la física subyacente a los flujos granulares no se entiende «tan bien» como los flujos de líquidos, según los autores.
Ahora, un descubrimiento reciente de Chris Boyce, profesor de ingeniería química en la Universidad de Columbia, explica una nueva teoría de inestabilidades gravitacionales en partículas granulares de diferentes densidades que son impulsadas por un mecanismo de canalización de gas que no se ve en los fluidos.
El equipo de Boyce observó una inesperada inestabilidad similar a Rayleigh-Taylor (R-T), que se produce cuando un fluido de baja densidad empuja a otro de alta densidad.
Las inestabilidades de R-T, que son producidas por las interacciones de dos fluidos de diferentes densidades que no se mezclan, por ejemplo, el aceite y el agua, porque el fluido más liviano hace a un lado el más pesado, no se ha visto entre dos materiales granulares secos.
Este estudio es el primero en demostrar que las «burbujas» de arena más ligera se forman y suben a través de arena más pesada cuando los dos tipos de arena están sujetos a vibración vertical y flujo de gas ascendente.
El equipo descubrió que, al igual que las burbujas de aire y aceite se elevan en el agua porque son más ligeras que el agua y no quieren mezclarse con ella, las burbujas de arena liviana se elevan a través de la arena más pesada.
«Creemos que nuestro descubrimiento es transformador. Hemos encontrado una analogía granular de una de las últimas inestabilidades mecánicas de fluidos», apuntó Boyce.
Este hallazgo, según los autores, puede explicar las formaciones geológicas y los procesos que subyacen a los depósitos minerales y puede usarse en tecnologías de procesamiento de polvo en las industrias de energía, construcción y productos farmacéuticos.
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