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Qué son los medios granulares

 
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La sal, la arena, el azúcar, ... los medios granulares, presentan comportamientos muy interesantes, porque en función de las fuerzas externas se pueden comportar como sólidos (un medio granular compactado es indeformable), líquidos (pueden fluir) o gases (se puede definir una "temperatura granular" para los medios granulares agitados). Son sistemas de muchas partículas cuya característica peculiar es que los choques entre ellas son disipativos.

Nosotros estudiamos medios granulares "secos", no cohesivos: las únicas fuerzas relevantes son las inerciales y a veces un campo externo (la gravedad). No influyen, pues, las cargas electrostáticas, la humedad -que puede provocar que los granos se peguen entre sí-, ni otras fuerzas. En la práctica eso ocurre cuando el diámetro de los granos es menor que un par de décimas de milímetro. (Un medio granular así se conoce genéricamente como "polvo"; en la industria se le llama la fracción de "finos"). Por otro lado, para observar comportamientos colectivos se necesita una cierta cantidad de granos; por dar un número: solemos tratar con unas 10.000 partículas. Eso impone límites al tamaño manejable: si los granos tuvieran el tamaño de una naranja ocuparían unos 3 metros cúbicos. En el laboratorio trabajamos con partículas cuyos diámetros van desde los 0.5 mm hasta 1 cm.


En el Departamento de Física y Matemática Aplicada realizamos algunos experimentos sobre los medios granulares para intentar comprender mejor estas propiedades. En un medio granular denso, un estado dinámico conlleva frecuentemente que el número de colisiones tienda a infinito. Las colisiones son disipativas, y la fricción suele ser un factor a tener en cuenta. En algunos casos, incluso se considera que los granos pueden rotar en torno a su eje. Todo ello implica que la simulación numérica sea muy costosa en cuanto a los requerimientos de computación, o bien exige tales simplificaciones que se puede perder la conexión con la realidad. La teoría y los experimentos tampoco son fáciles. Pero incluso las situaciones más simples y accesibles suelen reservar sorpresas -comportamientos específicos de los medios granulares- que merece la pena estudiar.


logo_un    Depto. de Física y Matemática Aplicada Actualizado el 21/09/09