Una de las propiedades más interesantes de los materiales granulares es su capacidad de autoorganizarse. Cuando se vierte un material granular en un recipiente, eventualmente se asentará en una configuración estable. Esta configuración suele caracterizarse por la formación de arcos y bóvedas, que ayudan a soportar el peso del material.
¿Cómo logran los materiales granulares formar estas estructuras? Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Ámsterdam proporciona algunas ideas. El estudio, que fue publicado en la revista Nature Physics , muestra que los materiales granulares son capaces de autoorganizarse mediante un proceso llamado convección granular .
La convección granular es un proceso en el que se transfiere calor a través de un material granular mediante el movimiento de sus partículas. Cuando se calienta un material granular, las partículas en el fondo del recipiente se calentarán más que las partículas en la parte superior. Esta diferencia de temperatura hace que las partículas de abajo suban, mientras que las de arriba caigan. Este movimiento de partículas crea un flujo convectivo que ayuda a distribuir el calor por todo el material.
Los investigadores descubrieron que la convección granular también puede ayudar a autoorganizar los materiales granulares. Cuando se calienta un material granular, el flujo convectivo hará que las partículas se muevan y se reorganicen. Esta reordenación puede dar lugar a la formación de arcos y bóvedas, que ayudan a soportar el peso del material.
Los hallazgos de los investigadores podrían tener implicaciones importantes para el diseño de estructuras que utilizan materiales granulares. Al comprender cómo se autoorganizan los materiales granulares, los ingenieros podrían diseñar estructuras que sean más estables y con menos probabilidades de colapsar.
Cuando un material granular está confinado, como en un silo o una tolva, puede atascarse. Esto sucede cuando las partículas están tan apretadas que ya no pueden moverse. Los atascos pueden causar problemas en entornos industriales, como cuando impiden que los materiales salgan de un silo.
Los investigadores descubrieron que la convección granular también puede ayudar a aliviar los atascos. Cuando se calienta un material granular, el flujo convectivo hará que las partículas se muevan y se reorganicen. Esta reorganización puede conducir a la formación de canales y vías que permiten que el material fluya.
Los hallazgos de los investigadores podrían tener implicaciones importantes para el diseño de equipos industriales que manejen materiales granulares. Al comprender cómo los materiales granulares salen de un atasco, los ingenieros podrían diseñar equipos que tengan menos probabilidades de atascarse y sean más eficientes.
