{"id":25094,"date":"2026-06-02T07:07:04","date_gmt":"2026-06-02T05:07:04","guid":{"rendered":"https:\/\/www.rasc.es\/blogacademia\/?p=25094"},"modified":"2026-05-29T15:50:10","modified_gmt":"2026-05-29T13:50:10","slug":"agitese-antes-de-usar","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.rasc.es\/blogacademia\/?p=25094","title":{"rendered":"Ag\u00edtese antes de usar"},"content":{"rendered":"

Como explicamos en una entrada anterior, No puedes hacer un reloj de arena con harina<\/a>, en los a\u00f1os 90 del siglo pasado nuestro grupo de investigaci\u00f3n mantuvo una larga colaboraci\u00f3n cient\u00edfica con los laboratorios de la empresa Xerox Corporation en Webster, Nueva York, cerca de la ciudad de Rochester.<\/p>\n

En uno de nuestros primeros viajes a Webster trajimos de vuelta una botella de t\u00f3ner xerogr\u00e1fico, que seguimos guardando en el laboratorio. El t\u00f3ner que contiene presenta un comportamiento sorprendente: cuando la botella se agita vigorosamente el t\u00f3ner parece licuarse. El material se comporta como un l\u00edquido con una superficie bien definida.<\/p>\n

En\u00a0 No puedes hacer un reloj de arena con harina<\/a> enumeramos los distintos reg\u00edmenes de flujo que se pod\u00edan presentar en un medio granular. Entre ellos estaba la fluidizaci\u00f3n, la cual se produce cuando el flujo de aire entre los intersticios del material es lo suficientemente r\u00e1pido como para generar una fuerza de fricci\u00f3n que iguala el peso del material.<\/p>\n

En nuestro caso de la botella de t\u00f3ner, la agitaci\u00f3n hace que el t\u00f3ner atrape aire y, mientras este escapa hacia arriba, la fricci\u00f3n viscosa entre el aire y las part\u00edculas es capaz de soportar el peso del material granular. Durante este transitorio el t\u00f3ner presenta una superficie bien delimitada. Si inclinamos la botella, la superficie se mantiene paralela al suelo, como si se tratara de un l\u00edquido. El t\u00f3ner se est\u00e1 comportando como lo que se conoce como un lecho fluidizado.<\/p>\n

http:\/\/www.rasc.es\/blogacademia\/wp-content\/uploads\/2026\/05\/Video1.mp4<\/a><\/video><\/div>\n

 <\/p>\n

Ahora bien, \u00bfpor qu\u00e9 existe una superficie bien definida? La respuesta hay que buscarla en las leyes de la mec\u00e1nica de fluidos. Consideremos una capa de material granular sometida a un flujo de gas que es capaz de sostener su peso (un lecho fluidizado). La fuerza viscosa ejercida por el gas sobre cada grano es mayor dentro de la capa que cuando el grano est\u00e1 aislado. Ello se debe a que el gas va m\u00e1s r\u00e1pido cuando pasa entre los huecos que hay entre granos que cuando sale al exterior por la superficie del material. Si no fuera as\u00ed, no se cumplir\u00eda la conservaci\u00f3n de la masa de aire. Adem\u00e1s, la fricci\u00f3n viscosa del gas aumenta al disminuir el espacio por el que este fluye. El resultado es que la fuerza viscosa por grano en el interior de la capa supera a la fuerza sobre un grano aislado en alrededor de un factor de 10. Si alg\u00fan grano se sale de la capa, vuelve a ella por acci\u00f3n de la gravedad.<\/p>\n

En la naturaleza, las avalanchas pueden producir la fluidizaci\u00f3n. Especialmente peligrosas son las avalanchas de nieve que llegan a fluidizarse. Cuando una masa de nieve seca se desprende y gana velocidad, ocurre un proceso de atrapamiento de aire. El aire se mezcla con los cristales de nieve, separ\u00e1ndolos entre s\u00ed y, si la velocidad del aire es suficiente, la fuerza que ejerce el aire es capaz de soportar el peso de la nieve. En este punto, la fricci\u00f3n interna entre granos cae dr\u00e1sticamente. La avalancha ya no se desliza \u00absobre\u00bb el suelo, sino que fluye como un l\u00edquido. Las avalanchas de nieve polvo pueden alcanzar velocidades muy altas, de hasta 200 km\/h. \u00a0\u00a0Este \u00faltimo invierno ha sido uno de los m\u00e1s activos en avalanchas de este tipo en Europa. El Servicio Europeo de Alerta de Aludes (EAWS) report\u00f3 que las muertes casi se duplicaron respecto al a\u00f1o anterior debido a las constantes tormentas de nieve polvo [1].<\/p>\n

\"Avalancha<\/p>\n

Figura 1. Ejemplo de avalancha de nieve en polvo.<\/p>\n

M\u00e1s mort\u00edferos si cabe son los flujos pirocl\u00e1sticos: la ceniza incandescente que sale de un volc\u00e1n y que, mientras cae ladera abajo, atrapa aire llegando a fluidizarse. Las velocidades que puede alcanzar son muy altas, de centenares de km\/h. En la historia el caso m\u00e1s conocido es el de Pompeya. Lo que sepult\u00f3 a los habitantes de Pompeya (y Herculano) fue una serie de flujos pirocl\u00e1sticos devastadores. Durante mucho tiempo se crey\u00f3 que la gente hab\u00eda muerto por asfixia lenta debido a la ceniza, pero los estudios modernos de los dep\u00f3sitos geol\u00f3gicos y los restos \u00f3seos confirman que fueron v\u00edctimas de lo que los vulcan\u00f3logos llaman oleadas pirocl\u00e1sticas. Estas oleadas tienen un calor extremo con temperaturas que suelen rondar entre los 300 \u00b0C y 600 \u00b0C y van a velocidades muy altas impidiendo la huida. \u00a0Hace unos a\u00f1os investigadores de nuestro grupo de investigaci\u00f3n propusieron que las vibraciones que frecuentemente acompa\u00f1an las erupciones volc\u00e1nicas pod\u00edan contribuir a la fluidizaci\u00f3n del material [2].<\/p>\n

\"Flujo<\/p>\n

Figura 2. Colada pirocl\u00e1stica bajando por la ladera del volc\u00e1n Mayon<\/a>, en\u00a0Filipinas<\/a>, en 1984.<\/p>\n

 <\/p>\n

Volviendo a temas menos luctuosos, el material que hay dentro de la botella en nuestro laboratorio es t\u00f3ner de la compa\u00f1\u00eda japonesa Canon. Los ingenieros de Xerox se preguntaban por qu\u00e9 el t\u00f3ner de la competencia flu\u00eda mejor que el de su empresa. Al principio imaginaron que los granos ser\u00edan m\u00e1s perfectos; en su idea de perfecci\u00f3n, los granos de t\u00f3ner ser\u00edan m\u00e1s esf\u00e9ricos. Les pedimos entonces que analizaran el material al microscopio electr\u00f3nico y se vio que era irregular y con formas puntiagudas. Esto, en realidad, disminuye la cohesi\u00f3n entre granos porque disminuye la superficie del contacto. La fuerza de cohesi\u00f3n es proporcional al radio de curvatura del contacto (v\u00e9ase\u00a0No puedes hacer un reloj de arena con harina)<\/a>. Cuanto m\u00e1s lisa es una part\u00edcula de t\u00f3ner mayor es la fuerza de cohesi\u00f3n entre granos. Las part\u00edculas del t\u00f3ner de Xerox, vistas tambi\u00e9n al microscopio electr\u00f3nico, ten\u00edan una forma m\u00e1s redondeada, como la de un canto rodado, lo que favorec\u00eda la cohesi\u00f3n y hac\u00eda que ese t\u00f3ner se apelmazara m\u00e1s que el de Canon. El comportamiento de los granos microsc\u00f3picos, en torno a 10 micras de di\u00e1metro, difiere totalmente del de objetos de tama\u00f1o macrosc\u00f3pico, porque las fuerzas dominantes son distintas a escalas distintas. En una escala de cent\u00edmetros, los cantos rodados fluyen mejor que cascotes con picos y aristas. Por eso, nuestra intuici\u00f3n nos hace prever que los granos de t\u00f3ner de Xerox fluir\u00edan m\u00e1s f\u00e1cilmente que los de Canon. Pero nuestra intuici\u00f3n nos falla porque las fuerzas de cohesi\u00f3n entre granos supera al peso de \u00e9stos a esas escalas microm\u00e9tricas. Hay que imaginar las part\u00edculas como si fueran pegajosas. Una de las primeras conclusiones de nuestro trabajo en Xerox fue comprender que la aparente tosquedad de los granos del t\u00f3ner de Canon facilitaba su manipulaci\u00f3n, al aumentar su capacidad de fluir.<\/p>\n

\"Granos<\/p>\n

Figura 3. Part\u00edculas de t\u00f3ner de Canon (izquierda) y de Xerox (derecha).<\/p>\n

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Referencias:<\/p>\n

[1] https:\/\/share.google\/8yVbAHQCJtxKGV6Qk<\/a><\/p>\n

[2] Valverde, J. M., and C.Soria-Hoyo (2015), Vibration-induced dynamical weakening of pyroclastic flows: Insights from rotating drum experiments, J. Geophys. Res. Solid Earth, 120, 6182\u20136190, doi:10.1002\/2015JB012317.<\/p>\n

[3] Un v\u00eddeo divertido y sorprendente sobre una piscina de arena fluidizada puede verse en: https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=My4RA5I0FKs<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Como explicamos en una entrada anterior, No puedes hacer un reloj de arena con harina, en los a\u00f1os 90 del siglo pasado nuestro grupo de investigaci\u00f3n mantuvo una larga colaboraci\u00f3n cient\u00edfica con los laboratorios de la empresa Xerox Corporation en Webster, Nueva York, cerca de la ciudad de Rochester. 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