Al rociar pintura o revestimientos sobre una superficie, o fertilizantes o pesticidas en los cultivos, el tamaño de las gotas marca una gran diferencia. Las gotas más grandes se desplazarán menos con el viento, permitiéndoles atacar sus objetivos previstos con mayor precisión, pero es más probable que las gotas más pequeñas se peguen cuando aterrizan en lugar de rebotar.

Ahora, un equipo de investigadores del MIT ha encontrado una manera de equilibrar esas propiedades y obtener lo mejor de ambas:aerosoles que no se desvían demasiado pero que proporcionan pequeñas gotas que se adhieren a la superficie. El equipo logró esto de una manera sorprendentemente simple, colocando una malla fina entre el aerosol y el objetivo previsto para dividir las gotas en unas que sean solo una milésima del tamaño.

Los hallazgos se informan hoy en la revista. Fluidos de revisión física , en un artículo del profesor asociado de ingeniería mecánica del MIT Kripa Varanasi, ex postdoctorado Dan Soto, estudiante de posgrado Henri-Louis Girard, y otros tres en el MIT y en el CNRS de París.

El trabajo anterior de Varanasi y su equipo se había centrado en formas de lograr que las gotas se adhieran de manera más efectiva a las superficies que golpean en lugar de rebotar. El nuevo estudio se centra en el otro extremo del problema:cómo hacer que las gotas lleguen a la superficie en primer lugar. Varanasi explica que típicamente menos del 5 por ciento de los líquidos rociados se adhieren a sus objetivos previstos; del 95 por ciento o más que se desperdicia, aproximadamente la mitad se pierde a la deriva y ni siquiera llega allí, y la otra mitad rebota.

Los atomizadores, dispositivos que pueden rociar líquidos en forma de gotas tan pequeñas que permanecen suspendidas en el aire en lugar de asentarse, son partes cruciales de muchos procesos industriales. incluyendo pintura y revestimiento, rociar combustible en motores o agua en torres de enfriamiento, e imprimir con finas gotas de tinta. El nuevo avance desarrollado por este equipo fue realizar la pulverización inicial en forma de gotas más grandes, que se ven mucho menos afectados por las brisas y tienen más probabilidades de alcanzar sus objetivos, y luego para crear las gotas mucho más finas justo antes de que lleguen a la superficie, colocando una pantalla de malla en el medio.

Aunque el proceso podría aplicarse a muchas aplicaciones de pulverización diferentes, "la gran motivación es la agricultura, ", Dice Varanasi. La escorrentía de pesticidas que no alcanzan su objetivo y caen al suelo puede ser una causa importante de contaminación y un desperdicio de productos químicos costosos. Además, es menos probable que el impacto de las gotas más finas dañe o debilite ciertas plantas.

Los agricultores ya cubren algunos tipos de cultivos con mallas de tela, para protegerse contra pájaros e insectos que devoran las plantas, por lo que el proceso ya es familiar y se usa ampliamente. Funcionarían muchos tipos de materiales de malla, dicen los investigadores, lo que importa es el tamaño de las aberturas en la malla y el grosor del material, parámetros que el equipo ha cuantificado con precisión a través de una serie de experimentos de laboratorio y análisis matemático. Por sus experimentos, Los investigadores utilizaron principalmente una malla fina de acero inoxidable comúnmente disponible y económica.

Los investigadores proponen que, después de desplegar la malla sobre el cultivo, ya sea directamente apoyado por los tallos de la planta o apoyado en un marco, un agricultor podría simplemente usar un rociador convencional que produzca gotas más grandes, que se mantendría en curso incluso en condiciones de viento. Luego, como las gotas llegan a las plantas, la malla los rompería en finas gotitas, cada uno de aproximadamente una décima de milímetro de ancho, lo que aumentaría enormemente sus posibilidades de quedarse.

Como bono extra, la presencia de la malla sobre los cultivos también podría protegerlos de los daños causados ​​por las tormentas, al romper también las gotas de lluvia en gotas más pequeñas que ejercen menos estrés en la planta cuando golpean. Daños a los cultivos por tormentas, que puede reducir seriamente los rendimientos en algunos casos, puede reducirse en el proceso, dicen los investigadores. Además, las gotas más grandes provocan más salpicaduras, que puede conducir a la propagación de patógenos.

Además de ser más eficiente, el proceso también puede reducir el problema de la deriva de plaguicidas, que a veces soplan de un campo de un agricultor a otro, e incluso de un estado a otro, Varanasi dice:y también a veces terminan en los hogares de las personas. "La gente quiere arreglar esto. Están buscando soluciones".

El mismo principio podría aplicarse a otros usos, Girard señala, como la pulverización de agua en torres de refrigeración como las que se utilizan para plantas de energía eléctrica y muchas plantas industriales o químicas. El uso de una malla debajo de los cabezales rociadores en tales torres "puede crear gotas más finas, que se evaporan más rápido y proporcionan un mejor enfriamiento, ", dice. La eficiencia de enfriamiento está relacionada con el área de la superficie de la gota, que es tres órdenes de magnitud mayor con las gotas más finas, él dice.

En un trabajo reciente, Varanasi y su equipo encontraron una manera de recuperar gran parte del agua que se pierde por evaporación de tales torres de enfriamiento. mediante el uso de un tipo diferente de malla sobre la parte superior de las torres. El nuevo hallazgo podría combinarse con ese método, mejorando así la eficiencia de la central eléctrica tanto en el lado de entrada como en el de salida.

Para pintar y aplicar otros tipos de revestimientos, cuanto más finas son las gotas, mejor cubren y adhieren, Girard dice:por lo que el proceso podría mejorar la calidad y durabilidad de los recubrimientos.

Si bien la mayoría de los métodos de atomización existentes se basan en alta presión para forzar el líquido a través de una abertura estrecha, que requiere energía para crear la presión, este método es puramente pasivo y mecánico, Girard dice. "Aquí, dejamos que la malla haga la atomización esencialmente gratis ".