PRINCETON,NUEVAJERSEY,EE.UU.\u2500\u2500Las soluciones polim\u00e9ricas, entre las que figuran por ejemplo las cremas cosm\u00e9ticas y la mucosidad de nuestra nariz, contienen pol\u00edmeros disueltos, es decir, materiales formados por grandes mol\u00e9culas con muchas subunidades repetidas. Normalmente, cuando se someten a presi\u00f3n, se vuelven menos viscosas y fluyen m\u00e1s r\u00e1pidamente.<\/p>\n
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Pero cuando pasan por materiales porosos, como las rocas sedimentarias donde hay muchos agujeros y canales min\u00fasculos, estas soluciones se vuelven m\u00e1s viscosas y pegajosas, y se ralentizan, un fen\u00f3meno que describieron en 1967 investigadores estadounidenses.<\/p>\n
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La impredecible resistencia del flujo de soluciones polim\u00e9ricas en medios porosos, algo fundamental en muchos procesos industriales y energ\u00e9ticos, ha sido un rompecabezas para la ciencia desde los a\u00f1os 60<\/p>\n
Sin embargo, el flujo de soluciones polim\u00e9ricas en medios porosos, es fundamental para muchos procesos industriales y energ\u00e9ticos, donde se trata de funcionar, mediante ensayo y error, frente a la impredecible resistencia que experimentan estos fluidos.<\/p>\n
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La explicaci\u00f3n de este fen\u00f3meno ha sido un rompecabezas para la ciencia durante m\u00e1s de 50 a\u00f1os, pero ahora investigadores de la Universidad de Princeton (EE UU) han resuelto el misterio mediante la combinaci\u00f3n de novedosas t\u00e9cnicas de fabricaci\u00f3n de un material poroso artificial, obtenci\u00f3n de im\u00e1genes y an\u00e1lisis. Los resultados se publican en Science Advances.<\/p>\n
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\u201cEn este trabajo demostramos por primera vez que esta resistencia an\u00f3mala est\u00e1 causada directamente por una inestabilidad del flujo, denominada turbulencia el\u00e1stica, en la que el flujo se vuelve ca\u00f3tico, similar a una t\u00edpica turbulencia (como las del aire al viajar en avi\u00f3n), pero en este caso impulsada por la elasticidad del pol\u00edmero\u201d, explica a SINC Christopher Browne, el autor principal.<\/p>\n
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Roca transparente y soluci\u00f3n fluorescente<\/p>\n
Para llegar a la ra\u00edz del problema, el equipo utiliz\u00f3 un medio poroso transparente hecho de diminutas perlas de vidrio de borosilicato: una peque\u00f1a roca artificial traslucida que permiti\u00f3 a visualizar el movimiento de la soluci\u00f3n polim\u00e9rica, a la que se a\u00f1adi\u00f3 micropart\u00edculas de l\u00e1tex fluorescentes para facilitar la tarea.<\/p>\n
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El experimento revel\u00f3 que el prolongado aumento de la viscosidad en los medios porosos se debe a que el flujo se vuelve ca\u00f3tico, turbulento, arremolin\u00e1ndose sobre s\u00ed mismo y produciendo atascos.<\/p>\n
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Demostramos que esta resistencia an\u00f3mala est\u00e1 causada por una turbulencia el\u00e1stica en la que flujo se vuelve ca\u00f3tico, como en las turbulencias del aire, pero en este caso impulsada por la elasticidad del pol\u00edmero<\/p>\n
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\u201cLa mayor\u00eda de los fluidos producen un flujo laminar constante en medios porosos, pero la adici\u00f3n de una concentraci\u00f3n diluida de pol\u00edmeros produce este flujo inestable y ca\u00f3tico, generando un exceso de resistencia que dificulta el flujo del l\u00edquido\u201d, explica Browne, quien subraya: \u201cPor fin hemos conseguido ver exactamente lo que ocurre bajo tierra o dentro de otros medios opacos y porosos cuando se bombean soluciones de pol\u00edmeros\u201d.<\/p>\n
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\u201cSorprendentemente, hasta ahora no se hab\u00eda podido predecir la viscosidad de las soluciones polim\u00e9ricas que fluyen en medios porosos, pero demostramos que puede hacerse\u201d, afirma otro de los autores, Sujit Datta, \u201cy esto podr\u00e1 ayudar a los profesionales de diversos \u00e1mbitos a determinar c\u00f3mo formular la soluci\u00f3n polim\u00e9rica adecuada y utilizar las presiones correctas necesarias para llevar a cabo determinadas tareas\u201d.<\/p>\n
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Los investigadores utilizaron los datos recogidos en el experimento para formular una forma de predecir el comportamiento de las soluciones polim\u00e9ricas que se podr\u00eda aplicar en situaciones reales en \u00e1mbitos como la industria, la energ\u00eda y el medio ambiente.<\/p>\n
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Estamos especialmente entusiasmados con la aplicaci\u00f3n de estos hallazgos en la limpieza y descontaminaci\u00f3n de aguas subterr\u00e1neas<\/p>\n
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Como las soluciones polim\u00e9ricas son intr\u00ednsecamente viscosas, los ingenieros medioambientales las inyectan en suelos muy contaminados, como los de f\u00e1bricas qu\u00edmicas y plantas industriales abandonadas, para facilitar as\u00ed la expulsi\u00f3n de los contaminantes.<\/p>\n
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De forma parecida tambi\u00e9n se puede recuperar petr\u00f3leo desde los poros de las rocas subterr\u00e1neas, \u201cy estamos especialmente entusiasmados con la aplicaci\u00f3n de los hallazgos en la limpieza de aguas subterr\u00e1neas (facilitando su bombeo y tratamiento en superficie)\u201d, apunta Datta.<\/p>\n
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\u201cEste trabajo establece conexiones entre los estudios de f\u00edsica de los pol\u00edmeros, la turbulencia y la geociencia, siguiendo el flujo de los fluidos en las rocas del subsuelo, as\u00ed como a trav\u00e9s de los acu\u00edferos\u201d, concluye el investigador.<\/p>\n
Fecha de publicaci\u00f3n domingo\/ 07 \/ noviembre \/2021 \/ Agencia Sinc<\/p>\n
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Investigadores de Princeton han desarrollado una t\u00e9cnica para visualizar y comprender mejor c\u00f3mo fluyen las soluciones con pol\u00edmeros a trav\u00e9s de peque\u00f1os canales bajo presi\u00f3n. \/ David Kelly Crow<\/p>\n
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