Los investigadores de Rochester están descubriendo el papel inesperado de la forma del grano en la mezcla de sistemas granulares como productos farmacéuticos, cereales y deslizamientos de tierra.
El cereal de la mañana, un frasco de nueces, las arenas de planetas distantes e incluso el concreto de tu ciudad son ejemplos de sistemas granulares que nos rodean. Y esos sistemas esconden secretos que podrían cambiar la forma en que mezclamos las cosas.
En un nuevo artículo publicado en las Proceedings of the National Academy of Sciences , científicos de la Universidad de Rochester, entre ellos Rachel Glade, profesora asistente de ciencias de la Tierra y ambientales y de ingeniería mecánica; Fernando David Cúñez, ex investigador asociado postdoctoral en el laboratorio de Glade y ahora investigador asociado postdoctoral en el Instituto de Tecnología de Rochester; y Div Patel, estudiaron materiales granulares y descubrieron el papel inesperado que juega la forma del grano en el comportamiento de los sistemas granulares.
"Los materiales granulares tienen comportamientos peculiares", afirma Cúñez, "pero no sabemos mucho sobre cómo se comportan exactamente porque su comportamiento depende de muchas circunstancias diferentes".
El efecto de la nuez de Brasil
Los materiales granulares como cereales, productos farmacéuticos, arena y hormigón comúnmente se organizan de tal manera que los granos se separan según el tamaño en lugar de mezclarse uniformemente. Por ejemplo, en un frasco de nueces las nueces más grandes se encuentran comúnmente en la parte superior, un fenómeno conocido como "el efecto de la nuez de Brasil".
El efecto de la nuez de Brasil puede ser una molestia para muchas industrias, incluidas la alimentaria y la medicinal, porque impide una mezcla uniforme. También tiene influencias en la naturaleza, donde la segregación de granos puede cambiar la dinámica de riesgos geológicos como deslizamientos de tierra, erosión y flujos de escombros.
Si bien el fenómeno es bien conocido, no se comprende del todo. Los investigadores también se han centrado tradicionalmente en el tamaño de los granos, y la mayoría de los estudios anteriores suponen que los granos son esféricos, una uniformidad que rara vez refleja la realidad.
Glade y su equipo utilizaron simulaciones por computadora avanzadas comparando mezclas de esferas con mezclas de esferas y cubos en un tambor giratorio y en una configuración similar a un río para investigar cómo la forma del grano afecta la segregación tanto en condiciones secas como húmedas, respectivamente. Su investigación reveló que incluso pequeñas diferencias en la forma del grano pueden alterar significativamente la dinámica de la segregación del grano.
