Contaminación aguas arriba

La contaminación aguas arriba por partículas flotantes es un fenómeno contraintuitivo en la dinámica de fluidos . Al verter agua de un recipiente más alto a uno más bajo, las partículas que flotan en este último pueden ascender hacia el recipiente superior. Aún no se dispone de una explicación definitiva: la evidencia experimental y computacional indica que la contaminación se debe principalmente a gradientes de tensión superficial ; sin embargo, el fenómeno también se ve afectado por la dinámica de los flujos turbulentos, que aún requiere una investigación exhaustiva.

El fenómeno fue observado en 2008 por el argentino Sebastián Bianchini durante la preparación del mate , mientras estudiaba física en la Universidad de La Habana .

Rápidamente atrajo el interés del profesor Alejandro Lage-Castellanos, quien realizó, junto con Bianchini, una serie de experimentos controlados. Posteriormente, el profesor Ernesto Altshuler completó el trío en La Habana , lo que dio como resultado la tesis de diploma de Bianchini y un breve artículo original publicado en la web arXiv ^{[ 1 ]} y mencionado como un hecho sorprendente en algunas revistas en línea. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

La tesis de diploma de Bianchini demostró que el fenómeno podía reproducirse en un laboratorio controlado utilizando hojas de mate o polvo de tiza como contaminantes, y que los gradientes de temperatura (caliente en la parte superior, frío en la inferior) no eran necesarios para generar el efecto. La investigación también demostró que la tensión superficial era clave para la explicación a través del efecto Marangoni . Esto se sugirió a partir de dos hechos: (a) tanto el mate como la tiza reducían la tensión superficial del agua, y (b) si se añadía un surfactante industrial al depósito superior, el movimiento de partículas aguas arriba se detenía.

En 2024, un artículo de investigación publicado en PLOS One demostró que, bajo ciertas condiciones, el fenómeno se producía incluso sin la presencia del efecto Marangoni. Las partículas se desplazaban aguas arriba incluso cuando la tensión superficial del recipiente inferior de fluido aumentaba con la adición de cloruro de calcio . También se observó que el número de partículas era máximo con una inclinación de 45 grados, mientras que las inclinaciones vertical y horizontal ofrecían mejores resultados. Además, en el experimento se detectó una especie de calle de vórtices similar a la de Karman. ^{[ 6 ]}

Tras una charla de Lage-Castellanos en el Primer Taller sobre Física de la Materia Compleja en La Habana (MarchCOMeeting'2012), el profesor Troy Shinbrot de la Universidad de Rutgers se interesó por el tema. Junto con el estudiante Theo Siu, los resultados cubanos fueron confirmados y ampliados con nuevos experimentos y simulaciones numéricas en Rutgers, lo que dio como resultado un artículo conjunto revisado por pares. ^{[ 7 ]}

• Lista de problemas sin resolver en física

• A. Lage-Castellanos (7 de agosto de 2013). "Contaminación aguas arriba por partículas flotantes" . YouTube. Archivado del original el 7 de marzo de 2016. Recuperado el 11 de octubre de 2014 .
• "Contaminación aguas arriba por partículas flotantes" . YouTube. 2014. Archivado del original el 1 de septiembre de 2019. Consultado el 11 de octubre de 2014 .