Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Filtración

En la percolación del café, los compuestos solubles se separan del café molido y se mezclan con el agua para formar el café . Los compuestos insolubles (y los granulados) perman...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita
En la percolación del café, los compuestos solubles se separan del café molido y se mezclan con el agua para formar el café . Los compuestos insolubles (y los granulados) permanecen en el filtro de café .
Percolación en una red cuadrada.

En física , química y ciencia de los materiales , la percolación ( del latín percolare , « filtrar, gotear » , término acuñado en la década de 1840 por Edward Loysel ) se refiere al movimiento y la filtración de fluidos a través de materiales porosos. No se describe mediante la ley de Darcy . Desde entonces, se han desarrollado aplicaciones más amplias que abarcan la conectividad de muchos sistemas modelados como retículos o grafos, de forma análoga a la conectividad de los componentes de un retículo en el problema de la filtración, que modula la capacidad de percolación. 

Fondo

Orígenes

En Europa Occidental, la percolación fue un proceso formalmente inventado a principios del siglo XIX, particularmente en la investigación de métodos de extracción para sustancias boticarias y farmacéuticas. Jöns Jacob Berzelius , el conde de Real y Pierre - François-Guillaume Boullay hicieron importantes contribuciones , y generalmente se referían al proceso como "desplazamiento". [ 1 ] En 1845, Edward Loysel acuñó el término y lo popularizó con su cafetera. [ 2 ]

Historia reciente

Durante las últimas décadas, la teoría de la percolación , el estudio matemático de la percolación, ha aportado nuevos conocimientos y técnicas a una amplia gama de temas en física, ciencia de los materiales, redes complejas , epidemiología y otros campos. Por ejemplo, en geología , la percolación se refiere a la filtración de agua a través del suelo y las rocas permeables. El agua fluye para recargar el agua subterránea en el nivel freático y los acuíferos . En lugares donde se planifican cuencas de infiltración o campos de drenaje séptico para eliminar cantidades sustanciales de agua, se necesita una prueba de percolación previa para determinar si es probable que la estructura prevista tenga éxito o fracase. En una red cuadrada bidimensional, la percolación se define de la siguiente manera: un sitio está "ocupado" con probabilidad p o "vacío" (en cuyo caso se eliminan sus bordes) con probabilidad 1 – p; el problema correspondiente se llama percolación de sitio, véase la Fig. 2.

La percolación suele presentar universalidad . Conceptos de física estadística como la teoría de escalamiento, la renormalización , la transición de fase , los fenómenos críticos y los fractales se utilizan para caracterizar las propiedades de la percolación. La combinatoria se emplea comúnmente para estudiar los umbrales de percolación .

Debido a la complejidad que implica obtener resultados exactos a partir de modelos analíticos de percolación, se suelen utilizar simulaciones por ordenador. El algoritmo más rápido para la percolación fue publicado en 2000 por Mark Newman y Robert Ziff. [ 3 ]

Ejemplos

  • La percolación del café (véase la figura 1), donde el disolvente es el agua, la sustancia permeable son los posos de café y los componentes solubles son los compuestos químicos que dan al café su color, sabor y aroma.
  • Desplazamiento de material erosionado ladera abajo bajo la superficie terrestre.
  • Agrietamiento de los árboles en presencia de dos condiciones: luz solar y presión.
  • Colapso y robustez de las envolturas de virus biológicos ante la eliminación aleatoria de subunidades (fragmentación de virus verificada experimentalmente). [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
  • Transporte en medios porosos.
  • Propagación de enfermedades. [ 7 ] [ 8 ]
  • Rugosidad superficial.
  • Percolación dental, aumento de la tasa de caries debajo de las coronas debido a un ambiente propicio para mutantes de estreptococos y lactobacilos.
  • Los sitios potenciales para sistemas sépticos se prueban mediante la prueba de percolación . Ejemplo/teoría: Se cava un hoyo (generalmente de 15 a 25 cm de diámetro) en la superficie del suelo (generalmente de 30 a 60 cm de profundidad). Se llena el hoyo con agua y se mide el tiempo que tarda en descender 2,5 cm el nivel del agua. Si el nivel del agua desciende rápidamente, como suele ocurrir en arenas mal graduadas, entonces es un lugar potencialmente bueno para un campo de drenaje séptico . Si la conductividad hidráulica del sitio es baja (generalmente en suelos arcillosos y limosos), entonces el sitio no es deseable.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Procter, William (1859). Sobre la percolación o el desplazamiento . American journal of pharmacy, 31 (Philadelphia College of Pharmacy– Smithsonian Libraries Archive).
  2. ^ Adrián, Luis Alfonso; Adrian), Adrian (Louis-Alphonse (1889). Etude historique sur les extraits pharmaceutiques: comprenant la descripción des divers procédés et appareils ayant servi à l'extraction des principes actifs des végétaux et à leur centre : suivie d'une double table bibliographique (en francés). O. Doin. 
  3. ↑ Newman, Mark ; Ziff, Robert (2000). "Algoritmo eficiente de Monte Carlo y resultados de alta precisión para la percolación". Physical Review Letters . 85 (19): 4104– 4107. arXiv : cond-mat/0005264 . Bibcode : 2000PhRvL..85.4104N . CiteSeerX 10.1.1.310.4632 . doi : 10.1103 /PhysRevLett.85.4104 . PMID 11056635. S2CID 747665 .   
  4. ↑ Brunk, Nicholas E.; Twarock, Reidun (23 de julio de 2021). "La teoría de la percolación revela las propiedades biofísicas de partículas similares a virus" . ACS Nano . 15 (8). Sociedad Química Estadounidense (ACS): 12988–12995 . Bibcode : 2021ACSNa..1512988B . doi : 10.1021/acsnano.1c01882 . ISSN 1936-0851 . PMC 8397427. PMID 34296852 .   
  5. ↑ Brunk, Nicholas E.; Lee, Lye Siang; Glazier, James A.; Butske, William; Zlotnick, Adam (2018). "Jenga molecular: la transición de fase de percolación (colapso) en las cápsides virales" . Biología Física . 15 (5): 056005. Bibcode : 2018PhBio..15e6005B . doi : 10.1088/1478-3975/aac194 . PMC 6004236. PMID 29714713 .  
  6. ↑ Lee, Lye Siang; Brunk, Nicholas; Haywood, Daniel G.; Keifer, David; Pierson, Elizabeth; Kondylis, Panagiotis; Wang, Joseph Che-Yen; Jacobson, Stephen C.; Jarrold, Martin F.; Zlotnick, Adam (2017). " Un panel molecular: Eliminación y reemplazo de subunidades en una cápside del virus de la hepatitis B" . Protein Science . 26 (11): 2170– 2180. doi : 10.1002/pro.3265 . PMC 5654856. PMID 28795465 .  
  7. ↑ Grassberger, Peter (1983). "Sobre el comportamiento crítico del proceso epidémico general y la percolación dinámica". Mathematical Biosciences . 63 (2): 157– 172. doi : 10.1016/0025-5564(82)90036-0 .
  8. ↑ Newman, MEJ (2002). "Propagación de enfermedades epidémicas en redes". Physical Review E . 66 (1 Pt 2) 016128. arXiv : cond-mat/0205009 . Bibcode : 2002PhRvE..66a6128N . doi : 10.1103/PhysRevE.66.016128 . PMID 12241447 . S2CID 15291065 .  

Lecturas adicionales

  • Kesten, Harry ; "¿Qué es la percolación?" , en Notices of the AMS , mayo de 2006.
  • Sahimi, Muhammad; Aplicaciones de la teoría de la percolación , Taylor & Francis, 1994. ISBN 0-7484-0075-3(tela), ISBN 0-7484-0076-1(papel).
  • Grimmett, Geoffrey ; Percolación (2.ª ed.). Springer Verlag, 1999.
  • Stauffer, Dietrich ; y Aharony, Ammon; Introducción a la teoría de la percolación , Taylor & Francis, 1994, segunda edición revisada, ISBN 9780748402533.
  • Kirkpatrick, Scott; "Percolación y conducción" , en Reviews of Modern Physics , 45, 574, 1973.
  • Rodrigues, Edouard; Propiedades notables de los peones en un tablero hexagonal. Archivado el 9 de diciembre de 2021 en la Wayback Machine.
  • Bollobás, Béla ; Riordan, Oliver ; Percolación , Cambridge University Press, 2006, ISBN 0521872324.
  • Grimmett, Geoffrey; Percolación , Springer, 1999