{"id":89165,"date":"2010-03-01T00:00:00","date_gmt":"2010-03-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2010\/03\/01\/menos-friccion\/"},"modified":"2017-02-01T16:55:44","modified_gmt":"2017-02-01T18:55:44","slug":"menos-friccion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/menos-friccion\/","title":{"rendered":"Menos fricci\u00f3n"},"content":{"rendered":"<p><img decoding=\"async\" class=\"alignright wp-image-103426\" title=\"art4080img1\" src=\"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/wp-content\/uploads\/2010\/03\/art4080img11.jpg\" alt=\"\" width=\"290\" srcset=\"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/wp-content\/uploads\/2010\/03\/art4080img11.jpg 620w, https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/wp-content\/uploads\/2010\/03\/art4080img11-120x75.jpg 120w, https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/wp-content\/uploads\/2010\/03\/art4080img11-250x157.jpg 250w\" sizes=\"(max-width: 620px) 100vw, 620px\" \/><span class=\"media-credits-inline\">EDVALDO SABADINI\/UNICAMP<\/span>Las im\u00e1genes de turbulencias y remolinos son asociadas a problemas en viajes en avi\u00f3n, a mares agitados y a tornados y ciclones. Pero tambi\u00e9n ocasionan perjuicios cuando se trata del flujo de combustibles por tuber\u00edas. Para transportar petr\u00f3leo, gasolina y etanol, o incluso agua de un lado a otro a trav\u00e9s de tubos, es necesario enfrentar un ambiente turbulento y repleto de remolinos que disminuyen el caudal, y para ello hay que contar con equipos potentes para empujarlos. Este fen\u00f3meno intr\u00ednseco a cualquier tipo de l\u00edquido se estudia desde hace muchos a\u00f1os, y la soluci\u00f3n para facilitar el bombeo de petr\u00f3leo a trav\u00e9s de largas distancias consisti\u00f3 en\u00a0 disolver peque\u00f1as cuantidades de ciertos pol\u00edmeros en el combustible. Los pol\u00edmeros funcionan como agentes reductores del rozamiento hidrodin\u00e1mico: es un procedimiento que se emplea en el estado norteamericano de Alaska en un oleoducto con una extensi\u00f3n de 1.287 kil\u00f3metros, por ejemplo.<\/p>\n<p>Pero faltaba una soluci\u00f3n para el etanol, el alcohol combustible, que cobra mayor importancia en el mercado brasile\u00f1o y tambi\u00e9n para su exportaci\u00f3n, con lo cual demanda cada vez m\u00e1s el transporte v\u00eda alcoholductos. &#8220;La adopci\u00f3n de un reductor de fricci\u00f3n puede aumentar el caudal del etanol en las tuber\u00edas hasta un 20% \u00f3 m\u00e1s, lo que redunda en un ahorro proporcional de la energ\u00eda el\u00e9ctrica destinada a hacer funcionar las bombas que impulsan el l\u00edquido&#8221;, dice el profesor Edvaldo Sabadini, del Instituto de Qu\u00edmica de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp). Sabaini estudi\u00f3 el fen\u00f3meno y encontr\u00f3 un pol\u00edmero eficaz para el transporte de etanol, e incluso deposit\u00f3 una patente en el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI) a trav\u00e9s de la Agencia de Innovaci\u00f3n (Inova) de la universidad.<\/p>\n<p><iframe loading=\"lazy\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/VudmLmjfgLQ?list=PL36FED52A4CD3BB60\" width=\"320\" height=\"180\" frameborder=\"0\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><\/iframe>&#8220;El reductor de rozamiento aten\u00faa la turbulencia y elimina los v\u00f3rtices muy peque\u00f1os que se forman cuando el l\u00edquido adquiere velocidad&#8221;, dice Sabadini. Los v\u00f3rtices son movimientos muy r\u00e1pidos que parecen torcerse sobre ellos mismos, tienen una direcci\u00f3n y una formaci\u00f3n ca\u00f3tica y caracterizan as\u00ed el r\u00e9gimen de turbulencia. &#8220;Esos remolinos microsc\u00f3picos hacen que el l\u00edquido se frene en todas las direcciones. Los pol\u00edmeros que se le agregan al etanol interact\u00faan con esos v\u00f3rtices, absorbiendo sus energ\u00edas y evitando sus propagaciones&#8221;. El \u00f3xido de etileno fue el pol\u00edmero empleado en el experimento, pero los investigadores estudian otros m\u00e1s baratos y comerciales, porque \u00e9ste se usa fundamentalmente en laboratorios. &#8220;Se necesita una cantidad muy peque\u00f1a de pol\u00edmero, del orden de 30 partes por mill\u00f3n (ppm), lo que equivale a agregar 30 gramos del pol\u00edmero en una tonelada de etanol. Una cantidad mayor no aporta beneficios adicionales. El pol\u00edmero debe estar formado por supermacromol\u00e9culas de alt\u00edsima masa molecular y tener como caracter\u00edsticas la flexibilidad y una gran solubilidad en el l\u00edquido en que se pretende emplearlo&#8221;, dice Sabadini.<\/p>\n<p>Los investigadores entienden que la atenuaci\u00f3n de los v\u00f3rtices ocurre debido al movimiento de estirarse y encogerse de las mol\u00e9culas del pol\u00edmero. Al menos \u00e9sa es la explicaci\u00f3n hasta ahora aceptada, pues los estudios sobre la naturaleza de la turbulencia a\u00fan no son conclusivos. &#8220;Sigue siendo uno de los grandes retos de la f\u00edsica&#8221;, dice Sabadini. Para ejemplificar esta cuesti\u00f3n, recuerda al f\u00edsico alem\u00e1n Werner Heisenberg, Premio Nobel de F\u00edsica en 1932, quien habr\u00eda dicho (no est\u00e1 escrito) que, si se encontrase con Dios, le har\u00eda dos preguntas: \u00bfpor qu\u00e9 la relatividad es tan extra\u00f1a? Y \u00bfc\u00f3mo se explica la turbulencia? Heisenberg habr\u00eda concluido que Dios sabr\u00eda la primera respuesta, pero no la segunda.<\/p>\n<p><strong>El efecto gota<br \/>\n<\/strong>Para estudiar e intentar avanzar en el conocimiento de la interacci\u00f3n del pol\u00edmero en medio de la turbulencia, y seleccionar una sustancia que act\u00fae como reductor de rozamiento hidrodin\u00e1mico para el etanol, los investigadores se valieron de un experimento que emplea el efecto de gotas que caen sobre un l\u00edquido. Luego del impacto, se produce la formaci\u00f3n del splash, que dura alrededor de 0,1 segundo. Primero se forma una especie de corona y enseguida despu\u00e9s un chorro es impelido en sentido perpendicular hacia la superficie del l\u00edquido. El grupo observ\u00f3 que el splash posee estructuras diferentes si el agua es pura o si se le ha agregado el pol\u00edmero. Con el aditivo, el agua forma un chorro mucho mayor. &#8220;El impacto de la gota genera turbulencia y el reductor de fricci\u00f3n permite que el l\u00edquido se deslice con mayor facilidad y con menor disipaci\u00f3n de energ\u00eda, impeliendo el chorro a alturas mayores&#8221;. Este experimento se\u00a0 realiz\u00f3 con una c\u00e1mara filmadora ultrarr\u00e1pida, capaz de capturar m\u00e1s de 18 mil fotos por segundo, adquirida en el marco de un proyecto de ayuda regular de la FAPESP. &#8220;Medimos los milisegundos de cada imagen&#8221;. El experimento se hace con agua porque el etanol tiene baja tensi\u00f3n superficial, lo que dificulta la observaci\u00f3n del splash.<\/p>\n<p>El efecto del pol\u00edmero en el etanol fue comprobado por los investigadores mediante el empleo de un re\u00f3metro, un aparato constituido por una especie de vaso cil\u00edndrico que contiene el l\u00edquido que se estudiar\u00e1, y tambi\u00e9n de un cilindro de un di\u00e1metro menor en su interior para que ruede a distintas velocidades. El l\u00edquido ocupa el espacio existente entre ambos cilindros. En el caso del etanol, se midi\u00f3 el esfuerzo con el cilindro girando a 1.200 rotaciones por minuto. Y luego se midi\u00f3 en la misma rotaci\u00f3n el esfuerzo del alcohol con el \u00f3xido de etileno disuelto, que implic\u00f3 en un 15% de disminuci\u00f3n del rozamiento. De cierta forma, el aparato simula la turbulencia generada en los alcoholductos. As\u00ed, seg\u00fan Sabadini, el bombeo de grandes cantidades de etanol con aditivo en tuber\u00edas puede redundar en un importante ahorro. Sabadini tambi\u00e9n estudia en colaboraci\u00f3n con el Centro de Estudios de Petr\u00f3leo de la Unicamp el uso de reductores de fricci\u00f3n para gasoil y petr\u00f3leo, que en Brasil son muy poco usados.<\/p>\n<p>La historia de los reductores de rozamiento en l\u00edquidos empez\u00f3 en 1948, con el qu\u00edmico B. A. Toms, de la Universidad de Birmingham, Inglaterra. Toms demostr\u00f3 que una soluci\u00f3n diluida de metil metacrilato mezclada con monoclorobenceno ofrece menor resistencia al flujo que el solvente puro. Una de las im\u00e1genes m\u00e1s llamativas de estos reductores es una fotograf\u00eda de finales de las d\u00e9cada de 1960 que registra una demostraci\u00f3n de los bomberos de Nueva York, Estados Unidos. \u00c9stos emplearon una misma bomba para impulsar agua hacia una de las mangueras y agua con una peque\u00f1a cantidad de \u00f3xido de etileno hacia la otra. El chorro con el aditivo fue lanzado a una distancia un 80% mayor. Ahora es el turno del etanol.<\/p>\n<p><strong>El Proyecto<\/strong><br \/>\nReducci\u00f3n de rozamiento hidrodin\u00e1mico a partir de im\u00e1genes de impacto de gotas (<a href=\"http:\/\/www.bv.fapesp.br\/pt\/auxilios\/20846\/reducao-de-atrito-hidrodinamico-a-partir-de-imagens-de-impacto-de-gotas\/\" target=\"_blank\">n\u00ba 05\/00873-8<\/a>); <strong>Modalidad\u00a0<\/strong>Ayuda Regular a Proyecto de Investigaci\u00f3n; <strong>Coordinador\u00a0<\/strong>Edvaldo Sabadini\/Unicamp; <strong>Inversiones\u00a0<\/strong>R$ 36.677,24 y US$ 60.372,00 (FAPESP)<\/p>\n<p><em>Art\u00edculos cient\u00edficos<br \/>\n<\/em>ROCHA, N. O.\u00a0<em>et al.<\/em>\u00a0<a href=\"http:\/\/pubs.acs.org\/doi\/abs\/10.1021\/ef900427k\" target=\"_blank\">New experimental technique to measure the efficiency of drag reducer additives for oil samples<\/a>. <strong>Energy &amp; Fuels<\/strong>. v. 23, p. 4.529-32. 2009.<br \/>\nSABADINI, E.; ALKSCHBIRS M.I.; <a href=\"http:\/\/pubs.acs.org\/doi\/abs\/10.1021\/jp035158v\" target=\"_blank\">Drag reduction in aqueous poly (ethylene oxide) solutions based on drop impact images<\/a>. <strong>Journal of Physical Chemistry B<\/strong>. v. 108, p. 1.183-88. 2004.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Un pol\u00edmero mezclado en el etanol hace que el biocombustible avance m\u00e1s r\u00e1pido","protected":false},"author":10,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[276,328],"coauthors":[97],"class_list":["post-89165","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es","tag-bioenergia-es","tag-quimica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89165","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/10"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=89165"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89165\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=89165"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=89165"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=89165"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=89165"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}