El académico del Departamento de Física, Dr. Leonardo Gordillo lidera el grupo de científicos que logró descubrir un nuevo mecanismo para generar corrientes en la superficie de líquidos. La investigación aparece en la última edición de la prestigiosa revista internacional Physical Review Letters.
Un mecanismo que permite generar flujos en la superficie de un líquido con el simple hecho de imponer un movimiento entre una pared o superficie cualquiera, parcialmente sumergida, y el líquido mismo, es lo que descubrió un grupo de investigadores de nuestro país.
El académico del Departamento de Física de la Universidad de Santiago, Dr. Leonardo Gordillo Zavaleta, es uno de los autores del hallazgo reportado a la comunidad científica internacional a través de su publicación en la prestigiosa revista Physical Review Letters.
Además del Dr. Gordillo, el equipo está compuesto por Héctor Alarcón, doctor en Ciencia mención Física graduado en la Usach, y actual investigador de la U. de O’Higgins y U. de Chile; Matías Herrera, licenciado en Física Aplicada Usach y cuya tesis de pregrado de Ingeniería Física abordará el tema; Nicolás Périnet, U. de Chile; Dr. Nicolás Mujica, U. de Chile; y Dr. Pablo Gutiérrez, U. de O’Higgins. ¿Cómo lo descubrieron? “Para hacerlo, espolvoreamos partículas flotantes, como unas mini boyas, sobre un recipiente lleno de agua en el que generábamos ondas.
El movimiento de estas pequeñas partículas nos permite saber cómo se mueve el agua en la superficie”, explica el Dr. Gordillo en relación al método que aplicaron. El interés, agrega, era conocer la deriva acumulada, por lo que se utilizó un sistema de sincronización y una cámara de alta velocidad, además de un plano láser.
El movimiento de deriva que descubrimos genera unos patrones en el agua bellísimos y alucinantes que parecen erizos”, destaca el académico. De hecho, los patrones captados fueron tan llamativos que resultaron seleccionados como artículo destacado en la revista digital Physics Magazine de la American Physical Society, la que semanalmente escoge los mejores trabajos de entre sus 16 revistas que abarcan todas las áreas de la física, y cuyas ediciones contienen entre 50 y 100 artículos.
Su importancia
“Si alguna vez has visto detenidamente lo que sucede con una boya en el mar cuando pasa una ola, te habrás dado cuenta que esta primera sube y avanza, y luego baja y retrocede, siguiendo un movimiento circular, que lleva a la boya casi a su misma posición. Y digo casi porque con cada ola, la boya avanza un poco, acumulando un movimiento que se conoce como deriva”, explica el doctor especialista en mecánica de fluidos.
Agregando que en este trabajo se descubrió un nuevo tipo de deriva. Para dar una idea de la importancia del hallazgo, el académico aclara que hasta ahora se conocen en el mundo dos tipos principales de derivas en líquidos: una es la descubierta por Sir George Gabriel Stokes, el gran padre de la física de fluidos, que se debe a fuerzas en el volumen de ondas que se propagan como las del mar. Y el otro tipo, sostiene, es el descrito por George Batchelor, autor del libro más famoso del área que se debe a fuerzas en el fondo y paredes que contienen el agua.
“Lo que hemos descubierto nosotros se debe a fuerzas en las líneas de mojado. Un ejemplo de línea de contacto es, por ejemplo, la línea circular donde tu café, tu taza y el aire se intersectan. Nuestra deriva necesita que una onda agite las líneas de mojado como sucede en un canal o en una taza de café cuando la agitamos”, detalla.
¿Para qué sirve?
La deriva descubierta por los científicos, a diferencia de los otros tipos, es transversal a la onda, es decir, no viaja en la dirección en la que la onda se mueve, sino que crea más bien una corriente perpendicular o transversal. Además, no requiere una gran energía para generar este movimiento.
“Pensemos en lo poco eficiente que es la ola para acumular un movimiento en la boya. Nuestra deriva, por el contrario, es muy eficiente para moverlas”, indica el investigador.
Esto tendrá aplicaciones muy importantes, desde procesos de mezcla eficientes en superficies líquidas, hasta la separación de contaminantes superficiales para la limpieza sencilla de tanques industriales.
El siguiente paso en la investigación será medir con más detalle el campo de velocidades en la superficie del líquido y, de paso, entender los efectos tridimensionales del sistema. Con esto, además, el grupo buscará manipular objetos flotantes sin un contacto directo, usando las corrientes descubiertas a través de los bordes móviles.
“También queremos hacer un dispositivo que sirva para mezclar fluidos en superficie, utilizando justamente el tipo de deriva que descubrimos. Creemos que eso será un prototipo que podría servir para diseñar algún tipo de mezclador industrial o algún sistema de limpieza de estanque”, concluye.
Autor: Carolina Reyes Salazar
Fotografía: Cedida