{"id":97,"date":"2017-05-25T10:25:02","date_gmt":"2017-05-25T09:25:02","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/?p=97"},"modified":"2017-05-25T10:25:02","modified_gmt":"2017-05-25T09:25:02","slug":"superficies-hidrofobicas-que-aguanten-sumergidas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/2017\/05\/25\/superficies-hidrofobicas-que-aguanten-sumergidas\/","title":{"rendered":"Superficies hidrof\u00f3bicas que aguanten sumergidas"},"content":{"rendered":"

Uno de los mayores problemas del transporte de l\u00edquidos en general y del transporte en<\/em> l\u00edquidos, es decir, del transporte mar\u00edtimo, es el alto rozamiento del fluido en estado l\u00edquido. De hecho, al transportar l\u00edquido por una tuber\u00eda existe el problema de que una parte importante de la energ\u00eda que se le proporciona al fluido se tiene que emplear en eliminar el rozamiento del l\u00edquido con la tuber\u00eda que lo transporta.<\/p>\n

En ambos casos una soluci\u00f3n muy elegante consiste en colocar un fluido en estado gas entre el l\u00edquido que se mueve y la superficie s\u00f3lida contra la que se mueve. Entonces, el rozamiento desciende much\u00edsimo porque lo que roza es el s\u00f3lido contra un gas y un gas contra un l\u00edquido. El problema es \u00absujetar\u00bb el gas cerca del s\u00f3lido. El muy desgraciado del gas tiene a escaparse hacia el l\u00edquido, promoviendo de nuevo ese contacto l\u00edquido-s\u00f3lido que ser\u00eda deseable evitar.<\/p>\n

Una forma de mantener el gas cerca de la superficie s\u00f3lida es el uso de cavidades de tama\u00f1o nanom\u00e9trico, donde en principio el gas se queda algo m\u00e1s de tiempo. El problema es que al moverse el l\u00edquido respecto a la superficie, y simplemente por la presi\u00f3n del l\u00edquido, se acaba llenando de l\u00edquido la nanocavidad con gas. Hasta ahora, si ahora es el 2014, claro. En el art\u00edculo PRL-vol113-136103(2014)<\/a> se presenta un modelo capaz de predecir si el aire (gas empleado) se quedar\u00e1 atrapado en la ranura empleada o no. Y se demuestra que el modelo es v\u00e1lido con una ranura real.<\/p>\n

Seg\u00fan el modelo que se presenta en el art\u00edculo, la clave para lograr que una ranura \u00abatrape\u00bb aire por un tiempo indefinido (m\u00e1s de 50 d\u00edas en el experimento) es la altura que el agua, o l\u00edquido, tiene sobre la ranura, de forma que hay un altura cr\u00edtica a partir de la cual se moja la ranura.\u00a0 Las buenas noticias son que esa altura cr\u00edtica depende de la anchura de la ranura, las malas que la altura cr\u00edtica m\u00e1xima es del orden de los cent\u00edmetros, lo que dado que un barco se sumerge metros, implica que el uso de estos sistemas para evitar rozamiento queda descartado.<\/p>\n

Sin embargo, es un gran experimento que creo interesante rese\u00f1ar porque presenta datos y modelos sencillos y elegantes para entender un problema muy complejo. La esencia de la f\u00edsica bien hecha. El montaje experimental es el de la figura siguiente:<\/p>\n

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Montaje experimental. Art\u00edculo PRL-Vol311-136103(2014)<\/figcaption><\/figure>\n

La figura de la izquierda muestra una ranura con las dimensiones y convenciones empleadas en el art\u00edculo, mientras que en la derecha se observa un esquema del sistema experimental. Con este montaje experimental, observar si la ranura se moja o no es cuesti\u00f3n de explorar im\u00e1genes proporcionadas por una c\u00e1mara ajustada a la lente de la figura anterior, con lo que se obtienen gr\u00e1ficas como la siguiente, donde se muestra lo que pasa con altura de l\u00edquido por debajo de la cr\u00edtica, es decir, con el aire atrapado de manera estable y con una altura por encima de ese valor, lo que implica que el aire no permanece en la ranura:<\/p>\n

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Permanencia o no del aire en la ranura. Art\u00edculo PRL-Vol311-136103(2014)<\/figcaption><\/figure>\n

La forma de medir si hay aire o no es mediante la posici\u00f3n del menisco que se forma en la ranura. La gr\u00e1fica presenta la distancia m\u00e1xima de ese menisco desde el comienzo de la ranura hasta su fondo. Cuando llega a unos 80 micras, llega al fondo de la ranura. F\u00edjense que cuando al altura del agua es superior a la cr\u00edtica, la ranura se moja, esto es, se vac\u00eda de aire en \u00abs\u00f3lo\u00bb ocho horas, mientras que para una altura de agua por debajo de la cr\u00edtica, la ranura permanece indefinidamente llena de aire. Observen adem\u00e1s la fant\u00e1stica coincidencia entre el modelo y los datos experimentales, que indica que el modelo acierta en sus predicciones.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Uno de los mayores problemas del transporte de l\u00edquidos en general y del transporte en l\u00edquidos, es decir, del transporte mar\u00edtimo, es el alto rozamiento del fluido en estado l\u00edquido. De hecho, al transportar l\u00edquido por una tuber\u00eda existe el problema de que una parte importante de la energ\u00eda que se le proporciona al fluido … Continuar leyendo \u00abSuperficies hidrof\u00f3bicas que aguanten sumergidas\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":378,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[2],"tags":[26,61],"class_list":["post-97","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-articulo-interesantes","tag-fisica-de-fluidos","tag-superficie-hidrofoba"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/97","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/users\/378"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=97"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/97\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=97"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=97"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=97"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}