Las gotas que golpean las placas de las aeronaves pueden romper la película protectora del líquido anticongelante, dejando áreas secas susceptibles a congelamiento peligroso. De manera similar, las piezas lubricadas de una máquina industrial pueden perder su protección contra la fricción si las gotas que caen perforan la película. Publicado en Fluidos , la última entrega de una serie de estudios con llamativos experimentos en cámara lenta realizados por investigadores de Skoltech y su colega de la Universidad de York revisa este proceso, esta vez pasando del agua a fluidos más viscosos. Los hallazgos son importantes para mejorar el tratamiento antihielo y los protocolos de lubricación.

"Los procesos industriales que involucran el tratamiento antihielo y la lubricación requieren que se mantenga una película líquida continua sobre toda la superficie de interés", explicó el primer autor del estudio, el científico investigador sénior Viktor Grishaev de Skoltech. "Sin embargo, si la naturaleza de la superficie es tal que repele el líquido, el mismo acto de reponer la película rociando líquido sobre la superficie puede crear puntos secos vulnerables debido a las colisiones de las gotas con la película. Nuestro estudio explica cuándo sucede eso y cómo para minimizar el riesgo de que suceda".

Hay tres parámetros principales que los ingenieros pueden controlar para evitar que se rompa la película. Por un lado, las películas más gruesas son más difíciles de romper, porque en ese caso la colisión tiene que crear un cráter más grande, o de lo contrario se cerrará y no formará un agujero estable. Suponiendo que el grosor de la película sea fijo, puede reducir la energía del impacto y, por lo tanto, evitar alcanzar el tamaño crítico del cráter ajustando uno o ambos parámetros de las gotas:necesita gotas más pequeñas o que se muevan más lentamente.

"Nuestro modelo basado empíricamente une todos estos parámetros y hace predicciones que concuerdan bien con el experimento", comentó Grishaev. "Este estudio más reciente de la serie también explica el hecho de que, a diferencia del agua, un líquido viscoso (puede imaginarse la miel o un lubricante) perderá una parte significativa de la energía de impacto de la gota debido a la fricción, tanto entre las moléculas dentro de la gota a medida que se deforma por la colisión y entre las moléculas de la película misma a medida que se alejan del centro del cráter abierto".

Con sus nuevos conocimientos sobre la interacción de las gotas que impactan con las películas líquidas, el estudio proporciona herramientas para comprender y mejorar procesos industrialmente significativos que involucran fenómenos similares. Estos pueden variar desde la lluvia que cae sobre un avión mientras se prepara para el despegue hasta un chorro de agua que enfría una pieza de metal caliente recién fabricada.