Desde la física se investiga el diseño de mejores materiales - UNIMEDIOS: Universidad Nacional de Colombia
Escudo de la República de Colombia

Ciencia & Tecnología

Desde la física se investiga el diseño de mejores materiales

Conocer cómo se comportan los gránulos en mezclas como el cemento, permite diseñar mejores materiales. A eso le apuesta un investigador del Grupo de Simulación de Sistemas Físicos, de la UN.

Bogotá D. C., 02 de junio de 2010Agencia de Noticias UN–

El trabajo del Grupo de Simulación de Sistemas Físicos se enfoca en simular y modelar sistemas complejos de las más diversas áreas de la ciencia y la técnica.

William Oquendo Patiño, aspirante a doctor de Física de la Universidad Nacional de Colombia. / Unimedios

William Oquendo Patiño, quien adelanta el Doctorado en Física, explica que los sistemas granulares son todos aquellos conjuntos de gránulos como la sal, la arena, el suelo, hasta los mismos anillos de Júpiter (compuestos de pequeñas partículas).

Determinar cómo se comporta cada uno de los granos dentro de un material es algo complejo, que implica un reto para los físicos. Las preguntas que surgen son tan variadas como las condiciones a las que se ven sometidas esas partículas.

“Investigamos cómo se relacionan dos puntos de vista. Por un lado, el de los ingenieros, que ven a los materiales como un todo y tratan de describir las deformaciones de acuerdo con las fuerzas que se le apliquen al material. Entre tanto, los físicos tratamos de explicar de dónde surgen esas respuestas, si depende del tamaño de las partículas o simplemente de la dureza de cada grano en particular que compone el material”, explica Oquendo.

Para poder establecer los comportamientos generales de un material a partir de las interacciones entre los gránulos que lo componen, los físicos acuden a métodos de simulación computacional. Las simulaciones son calibradas con experimentos de laboratorio para comprobar que tanto lo virtual como el experimento reproducen con exactitud los fenómenos físicos que se estudian.

Cuando se logra calibrar la simulación con los experimentos, se puede, ahí sí, investigar otros aspectos. William Oquendo indica que se acude a la simulación virtual debido a que hay particularidades físicas, como por ejemplo la gravedad, que es muy difícil reproducir en laboratorio.

“En el laboratorio uno no puede decir: quitémosle el coeficiente de rozamiento estático a todas las partículas, pero dejemos que haya un rozamiento con las paredes. En cambio, en la simulación lo hacemos muy fácil. El experimento y la simulación se complementan”, explica el aspirante a doctor.

En la primera fase del proyecto, cuando el joven científico realizó la Maestría en Física, se concentró en estudiar la conexión que existe entre lo micro y lo macro. Lo micro comprendido como los granos y lo macro entendido como el material completo.

Oquendo estableció que existen parámetros microscópicos que inciden en la calidad del material en el ámbito macroscópico. “A partir de unas características micro se pueden generar unos materiales con ciertas particularidades. Eso ya se ha hecho, por ejemplo, con cementos hiperduros, en los que se descubrió que la distribución del tamaño de las partículas podía hacer que el cemento, al final, sea muy fuerte, y eso obviamente tiene una aplicación tecnológica inmediata”.

Ahora en el doctorado, William se concentra en aplicar la teoría de la mecánica estadística para la descripción de medios granulares. La teoría trata de encontrar comportamientos globales de sistemas de muchas partículas a partir de muy pocas consideraciones microscópicas.

“Hay problemas teóricos propios cuando surge una nueva teoría. Nosotros trabajamos en un comportamiento específico de los materiales que se llama el estado crítico, que es el límite en donde el material se sigue deformando, pero no cambia su volumen. Por ejemplo, eso está relacionado con la falla de los suelos”, detalla el joven físico de la UN.

Agrega que entender esos mecanismos de falla en los medios granulares básicos permite a los ingenieros entender qué es lo que está sucediendo en la escala macroscópica y qué va a pasar cuando, por ejemplo, se ejercen fuerzas en un suelo muy fuerte.

El grupo de investigación al que pertenece William Oquendo hace parte de un gran grupo de excelencia en investigación denominado Ceiba, el cual congrega a investigadores de diferentes universidades del país. Todos se concentran en estudiar los sistemas complejos en diferentes áreas del conocimiento, como en lo social, la ingeniería, la física, las redes, entre otros ámbitos.

“Si uno quisiera decirle a la gente por qué es importante estudiar Suelos desde el punto de vista computacional y físico, es porque nos facilita obtener información que casi nunca tenemos en el experimento. Esto nos permite diseñar mejores materiales, que resistan, por ejemplo, a carga cíclicas como pasa con los pavimentos, para que no se deformen tan fácilmente o para que por lo menos no se forme un hueco”, concluye Oquendo.

Esta es una parte de la física aplicada con grandes repercusiones en el desarrollo tecnológico, que permite construir desde mejores túneles hasta taludes estables.

(Por: Fin/capg/csm
)
N.° 661

Otras noticias

El dióxido de titanio con cobalto (TiO2:Co) se presenta como una opción innovadora para los dispositivos electrónicos del futuro. Fotos: Unimedios.

Ciencia & Tecnología

septiembre 28 de 2020

Material que revolucionaría la electrónica, una tesis con mucho futuro

El dióxido de titanio con cobalto (TiO2:Co), un material con menor impacto...

Artes & Culturas

septiembre 28 de 2020

UNAL busca consolidar su red cultural en el país

Consolidar una Red Cultural UN que interconecte y mantenga vivo el quehacer...

l paté de cordero es un producto innovador que sustituye los conservantes químicos por el uso del aceite esencial de jengibre. Fotos: Alejandra Castillo.

Desarrollo Rural

septiembre 28 de 2020

Paté de hígado de cordero, rico en hierro y vitaminas

El nuevo producto cárnico, elaborado a partir de hígado de cordero con adición...

Aunque existe liderazgo por parte de los dos países, aún no hay un sistema internacional bipartita influido por estas naciones. Foto: Kim Haughton- Vía ONU.

Política & Sociedad

septiembre 28 de 2020

¿Nueva Guerra Fría?

Aunque la pandemia ha hecho evidentes las diferencias entre Estados Unidos y...

Uno de los objetivos del proyecto es convertirse en una herramienta para que la autoridad ambiental genere alternativas de protección del suelo. Fotos: Proyecto interinstitucional UNAL Palmira-CVC.

Desarrollo Rural

septiembre 28 de 2020

Suelos del Valle, con óptimas condiciones físicas y químicas

En el primer estudio realizado en la zona plana y el piedemonte del Valle del...

La confianza y el respaldo son algunos de los valores a los que las entidades financieras apelan para presionar hacia el endeudamiento. Fotos: archivo Unimedios.

Economía & Organizaciones

septiembre 28 de 2020

Banca acude a las emociones para presionar endeudamientos

Los bancos y otras entidades financieras apelan a las emociones y a un...

Por su gran valor nutritivo y otros aspectos, el aguacate Hass es muy importante para los investigadores.

Desarrollo Rural

septiembre 28 de 2020

Floración da señales para mejorar rendimiento de aguacate Hass

Conocer los estados biológicos que se dan en secuencia en estas plantas, como...

Educación

septiembre 26 de 2020

Buenas noticias en tiempos de pandemia

En estos momentos difíciles del país, azotado una vez más por una oleada de...

La geografía abarca los aspectos humanos y físicos que caracterizan un territorio. Fotos: Unimedios.

Educación

septiembre 25 de 2020

Geógrafas rescatan historias no contadas

Tanto las problemáticas de territorios olvidados por el Estado como la academia...

El libro Los superhéroes, la verdadera historia de los superhéroes tres en uno, está disponible en Editorial UN. Foto: Foto: Editorial UN.

Artes & Culturas

septiembre 25 de 2020

Superhéroes, de la fama al olvido

Logran superar obstáculos y realizar un trabajo que parece honrado, pero cuando...