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«Retorno al futuro» y la física del cava

Blanca Ozcáriz Raventós
Enóloga. Consultora
blancaozcariz@gmail.com

Al descorchar una botella de cava o de vino espumoso, ya sea como aficionados o como elaboradores de vino observamos la dinámica de la formación de espuma, cuestionamos si las burbujas son más o menos finas debido a la larga crianza, a la variedad o a las virtudes de la añada, pero… habitualmente no nos planteamos qué ley física cumple la formación de las burbujas (¡o pocas veces lo hacemos!).

  Instituto Avanzado Riken para las Ciencias
de la Computación
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Investigadores japoneses han conseguido observar cómo las burbujas del vino espumoso realizan el proceso de nucleación. Se han efectuado millones de simulaciones por ordenador. Fuente: Instituto Avanzado Riken para las Ciencias de la Computación.

 

El  fenómeno o proceso en que las burbujas recién nucleadas se fusionan y van aumentando de volumen se conoce en física como maduración de Ostwald, y parece ser que también se produce en la generación de otros tipos de espuma, e incluso en la generación de ciertas mezclas.

Hasta ahora, la física ajustaba la nucleación de la condensación a una teoría clásica, denominada LSW (de Lifshitz-Slyozov-Wagner), que explica los equilibrios y la formación de sistemas líquidos o sólidos con la maduración de Oswald. No obstante, faltaba la comprobación en sistemas líquido-gas, como es el caso de los espumosos.

Los diferentes aspectos de los equilibrios gas-líquido y la importancia de la nucleación y fusión de las burbujas en el agua de las centrales eléctricas han llevado a los investigadores japoneses a realizar un sofisticado estudio computacional de la dinámica de la burbuja de los espumosos. Hiroshi Watanabe, investigador asociado a la Universidad de Tokio y coautor del trabajo, publica en el Journal of Chemical Physics un estudio sobre la formación de burbujas en los espumosos. Para llevarlo a cabo ha realizado millones de simulaciones multidimensionales del proceso de cavitación de la formación de la burbuja de los espumosos, buscando el núcleo homogéneo «ideal» de las burbujas, hasta intentar validar la teoría LSW para la nucleación de las burbujas.

Al parecer se habían realizado trabajos de simulación de pequeñas cantidades de burbujas, simuladas con dinámicas moleculares, pero no eran suficientes para estudiar los núcleos de las burbujas a escala molecular ni para intentar aplicar la maduración de Ostwald.

Supercomputer K

Supercomputador K en el Instituto Avanzado Riken para las Ciencias de la Computación, en la ciudad japonesa de Kobe.

Ahora, el equipo de Hiroshi Watanabe, gracias al computador «K» (la máquina más potente del país, que realiza 10 billones de cálculos por segundo, permite una gran cantidad de simulaciones) con 4000 procesadores, observa simultáneamente la evolución de 700 millones de partículas, siguiendo sus movimientos colectivos.

Según Watanabe, con la observación simultánea de más de 100 millones de partículas, se puede obtener la distribución de miles de burbujas con suficiente precisión como para realizar una detallada comparación entre los resultados numéricos y la teoría LSW. Además, el estudio de las burbujas en los sistemas líquidos, como el vino espumoso,  es más complicado que en sistemas sólidos, como es el caso de las espumas sólidas o aleaciones, ya que las interacciones entre las burbujas en un medio líquido siguen una dinámica «balística».

Asimismo, la investigación ha detallado si el crecimiento de las burbujas es casi-estático, proceso que asume  la teoría LSW. «Aunque no lo esperábamos, hemos confirmado que el comportamiento de las burbujas también puede describirse mediante la teoría LSW», explica Hiroshi Watanabe.

Este artículo se sitúa a mucha distancia de los conocimientos que los elaboradores tenemos y manejamos de los vinos espumosos, y nos aporta una información a la que difícilmente tendríamos acceso a partir solo de la investigación sobre espumosos. Esto nos sirve para reflexionar sobre la transversalidad del mundo y la tendencia a los extremos. Y mientas la ciencia más avanzada estudia la dinámica de nucleación y fusión de la burbuja con el supercomputador más potente, otros buscan la manera de volver a los métodos ancestrales «escapando» de las nuevas tecnologías.

¿Estamos viviendo un intento de Retorno al futuro?

 

Hiroshi Watanabe, Masaru Suzuki, HajimeInaoka i Nobuyasu Ito: «Ostwald ripening in multiple-bubble nuclei». J Chem Phys 2014; 141: 234703.
http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jcp/141/23/10.1063/1.4903811

 

[27.2.15]

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