Un estudio sobre pequeñas gotas impacta en el sector industrial

Un mayor conocimiento de la distribución de los líquidos en estructuras fibrosas podría suponer la optimización de estos procesos en el ámbito industrial, en una interacción que resulta clave en diferentes sectores. Investigadores de la Universidad de Princeton, en Estados Unidos, han logrado determinar patrones del comportamiento de las gotas que distribuyen los líquidos en las superficies, avanzando así en las causas de las filtraciones de agua en algunos materiales fibrosos.

La forma en que las gotas se extienden en diminutas columnas sobre las superficies, o como algunas de estas pequeñas gotas pueden deslizarse en ínfimos espacios permitirá comprender mejor porqué el agua se filtra en algunos materiales, para aumentar la eficacia de distintas aplicaciones industriales.

La investigación, desarrollada por ingenieros y científicos de distintas nacionalidades, ha sido difundida a través de una nota de prensa de la Universidad de Princeton, y en un artículo publicado el pasado 23 de febrero en el medio especializado Nature y en el que los investigadores profundizan sobre las características de su trabajo.

Según Camille Duprat, investigadora del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de Princeton y autora principal del artículo de Nature, los resultados obtenidos han sorprendido a los propios investigadores, porque los especialistas descubrieron en el transcurso de su investigación parámetros clave en cuanto al tamaño de las gotas de líquido, y su relación con los procesos de filtrado en los materiales.

Mayor eficiencia en los procesos

Quizás el punto más importante de los resultados obtenidos, como señala Duprat, ha sido la posibilidad de determinar el tamaño máximo que deben tener las gotas de los líquidos en su deslizamiento a lo largo de ciertas fibras, un dato que permitirá una mayor eficiencia en las aplicaciones industriales de los compuestos que interactúan con los materiales fibrosos, por ejemplo en el caso de la nanoelectrónica y el empleo de aceites de limpieza.

Los investigadores destacaron que en cualquier problema de ingeniería, cuando es posible obtener un tamaño óptimo de uno de los componentes que controla el proceso, se ha dado un paso esencial en la optimización del sistema en general. Es precisamente lo que se ha logrado con este descubrimiento en torno al filtrado de agua en distintos materiales.

Los principales responsables del grupo de investigación indicaron que el equipo llevó a cabo una serie de experimentos observando la forma en la que se propagaba el líquido a lo largo de diferentes tipos de fibras. El plan era hacer observaciones generales en un primer momento, para luego desarrollar una teoría y pasar a la fase de experimentación.

Tras diferentes trabajos, los especialistas determinaron que los parámetros críticos que regulan el modo en el cual las gotas interactúan con las fibras flexibles son el tamaño de la gota, el grado de flexibilidad de las superficies y los radios y la geometría de las fibras analizadas.

Aplicaciones industriales y medioambientales

Entre los experimentos realizados, los ingenieros examinaron el comportamiento de una gota colocada en una estructura de fibra de vidrio flexible, fija en un extremo y libre en el otro. De esta forma, pudieron descubrir los distintos comportamientos de la gota según las posiciones de la estructura.

Los expertos también fueron capaces de utilizar sus observaciones para calcular un tamaño de gota óptimo, que determina un margen máximo de líquido a lo largo de las fibras. Siguiendo estos parámetros, la interacción entre los líquidos y los materiales fibrosos puede optimizarse en gran medida.

Estos hallazgos podrían tener una amplia gama de aplicaciones. Una de ellas tiene que ver con la remediación ambiental, ya que podrían utilizarse para los dispersantes aplicados a las manchas de petróleo después de los accidentes en infraestructuras de explotación hidrocarburífera.

En el mismo sentido, los métodos utilizados para rescatar a las aves heridas y extraer las capas de petróleo de las plumas en accidentes en formaciones petroleras offshore también se verían optimizados, al incrementarse la efectividad de las tareas de limpieza. Al mismo tiempo, artículos como filtros de eliminación de aerosoles o lacas también se verían beneficiados, además de los dispositivos de nanoelectrónica mencionados anteriormente.

La conclusión final de los investigadores es que los materiales reaccionan de manera diferente a los distintos tamaños de gotas, por lo tanto es posible producir un tamaño de gota concreto para trabajar mejor con un material específico.