La ciencia de los castillos de arena
Jennifer Vail | Sarah Cotts
August 14, 2023
El cielo azul y las cálidas temperaturas del verano nos invitan a ir a la playa. Después de todo, el verano es sinónimo de diversión bajo el sol, surf y arena. ¿Y qué es un día en la playa sin construir un castillo de arena? Aunque la subida de la marea puede ser el enemigo de cualquier constructor de castillos de arena, el océano es también su mejor aliado. Y eso se debe a que la arena húmeda se aglomera, permitiendo la magia de los castillos de arena. La arena seca y polvorienta puede ser agradable al tacto, pero no es lo mejor para la construcción de castillos, y gran parte de esto se debe a la cohesión. Pruebas rápidas con arena húmeda y seca mostraron una diferencia de 10 veces en la cohesión.
Resulta que los castillos de arena son un excelente ejemplo de las mediciones reológicas del polvo. Otras mediciones que ayudan a conocer la historia de un material óptimo para los castillos de arena son el límite elástico no confinado y la función de flujo, todos los cuales se miden fácilmente con el kit de accesorios de un reómetro. Así es, los mismos reómetros que se utilizan para medir la viscosidad y el comportamiento de cizallamiento de materiales como aceites, lodos y geles.
El otro gran indicador de un excelente material para castillos de arena es la función de fluidez, que se obtiene dividiendo la tensión principal mayor entre el límite elástico no confinado. Cuando la función de fluidez es superior a 10, el material fluye libremente y no es ideal para la construcción de castillos de arena. La arena seca es más adecuada para fluir entre nuestros dedos que para sostener un castillo. Sin embargo, la arena con un 10 % de agua posee una función de fluidez de alrededor de dos, por lo que es más adecuada para mantenerse en su lugar. Pero no agregue demasiada agua: cuando la arena se mezcló con un 20 % de agua, la función de fluidez volvió a 10 y el castillo resultante fue menos que ideal.
Por supuesto, no vamos a empezar a empaquetar reómetros con nuestras sillas y neveras para ir a la playa. Pero la construcción de castillos de arena es sorprendentemente ilustrativa de los desafíos de formulación a los que se enfrentan los científicos en diversas industrias, desde la fabricación de fertilizantes hasta la de comprimidos farmacéuticos. Gracias a esta demostración, la próxima vez que vaya a la playa, sepa que un poco de humedad en la arena le facilitará mucho la construcción de su obra maestra arquitectónica…y por qué.
