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El fenómeno de desatasco, a estudio en la Universidad

La investigación, desarrollada en la Facultad de Ciencias, puede aplicarse a estampidas de animales, tráfico de vehículos, silos industriales, materia activa, coloides y dinámica de peatones


FotoManuel Castells/Bruno Guerrero

25 | 08 | 2021

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La Física nos revela que los cuerpos sólidos tienen la propiedad de atascarse cuando son forzados a pasar por un estrechamiento, produciéndose un arco que tapona la salida. Un ejemplo común son las estampidas de personas en eventos multitudinarios o la descarga de silos industriales. Bruno Guerrero (Venezuela, 33 años) ha estudiado los fenómenos de atascos en su tesis doctoral y ha profundizado en cómo la vibración afecta a la estabilidad de los arcos que obstruyen la salida de un silo.

El trabajo desarrollado por Guerrero y colaboradores es la primera investigación de corte experimental en la que se analiza la dinámica de atascos de larga duración y ha trabajado con un prototipo de silo industrial. “Nuestro silo es un contendor transparente bidimensional que se asemeja a un reloj de arena, lleno de esferas y anclado a un agitador electromagnético que es capaz de suministrar una vibración controlada. Con ayuda de una cámara se graba la región en donde se produce el atasco y, mediante el procesamiento de imágenes, se identifica al arco responsable de la obstrucción a lo largo del tiempo” apunta el investigador.

La conclusión principal de esta investigación es que, cuando se produce el atasco, los arcos siguen una dinámica intermitente y se deforman paulatinamente adoptando distintas configuraciones. “Con independencia de la intensidad de vibración aplicada, la perturbación tiende a desestabilizar los arcos, incluso para aquellos que resisten la vibración. Y si bien la forma inicial del arco afecta su estabilidad, son las sucesivas deformaciones las que en última instancia dictaminan su desenlace”.

Otro resultado que arroja este estudio es que los arcos que no se rompen -a pesar de estar aplicada la vibración- no tienen ninguna característica dinámica o estructural que los diferencia de aquellos en los que la vibración facilita el desatasco. Por otra parte, “los arcos de larga duración muestran signos claros de envejecimiento: los efectos de memoria persisten y la relajación se enlentece con el paso del tiempo”.

Bruno Guerrero considera que los estudios de atascos realizados en medios granulares pueden ser extrapolables a situaciones más complejas como las obstrucciones que tienen lugar en coloides (por ejemplo, la formación de microtrombos en capilares miocárdicos) o en materia activa (colonias de bacterias, manadas de animales, trafico vehicular o de robots autónomos) al pasar por canales estrechos.

Bruno Guerrero continúa investigando en el fenómeno del desatasco, en concreto la transición al atasco, y su dependencia con el agujero de descarga y las características de la vibración aplicada.

Referencias bibliográficas

· B.V. Guerrero, B. Chakraborty, I. Zuriguel, A. Garcimartín; (2019) Nonergodicity in silo unclogging: Broken and unbroken arches Phys. Rev. E 100, 032901. DOI: 10.1103/PhysRevE.100.032901

· B.V. Guerrero, L.A. Pugnaloni, C. Lozano, I. Zuriguel, A. Garcimartín; (2018) Slow relaxation dynamics of clogs in a vibrated granular silo, Phys. Rev. E 97, 042904. DOI: 10.1103/PhysRevE.97.042904

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