Investigación del Instituto de Ciencias Físicas
Mediante realidad virtual, indagan actividades de líquidos a nivel atómico
Como parte de este proyecto se busca diseñar una metodología con la que se puedan poner a prueba anticongelantes y sea usada por Pemex
Investigadores del Instituto de Ciencias Físicas (ICF) de la Universidad Nacional aprovechan sistemas de realidad virtual, para analizar los movimientos de partículas atómicas que pueden ser empleados para la entrega o suministro más eficiente de medicamentos o en la industria petrolera.
En entrevista, Humberto Saint-Martin Posada, investigador del área de Biofísica y Ciencia de Materiales del ICF y titular del proyecto denominado “Estudios Teóricos de Disoluciones Acuosas y de Coexistencia de Fases”, apoyado financieramente por el PAPIIT de la Dirección General de Asuntos del Personal Académico y con recursos de supercómputo por el LANCAD-UNAM, habló sobre esta investigación que realiza junto con su equipo de trabajo y explicó la relevancia de estudiar diversos fenómenos que ocurren en escalas de talla desde femtómetros y de tiempo desde milésimas de fentosegundos (attosegundos, as = 1018 s), por ejemplo, transiciones electrónicas entre orbitales atómicos, hasta nanómetros (nm = 109 m) y microsegundos, en que acontecen eventos de relevancia biológica, como la elusiva formación de balsas lipídicas en membranas celulares.
El paso de un material a través de una membrana toma cierto tiempo y puede hacerlo por difusión simple o a través de uno de los “poros” (canales iónicos) que ésta tiene, puntualizó el científico.
Recientemente, Guillermo Hinojosa, Alejandro Ramírez y Humberto Saint-Martin publicaron la justificación teórica de la existencia del anión de metano CH4- en la revista International Journal of Modern Physics B, con base en resultados experimentales de Guillermo Hinojosa, también investigador del ICF.
Anteriormente, Saint-Martin Posada y sus colaboradores publicaron varios artículos con las indagaciones en las que, mediante realidad virtual, revisaron en computadora la formación de hidratos de metano en la extracción del gas en pozos de extracción profunda, con el objetivo de impedirlo por medios físicos:
Diversos yacimientos de gas se encuentran en aguas profundas, así que para extraerlos se tiene que contar con una plataforma para perforar el fondo marino y una tubería de 280 a 4,000 metros. Las condiciones aquí son diferentes a las halladas al nivel del mar. Cuando se extrae gas, es probable que se meta agua a la tubería a presión alta (28 a 400 veces la presión atmosférica), a baja temperatura (4o C) y se forma un tipo de hielos con obstáculos, a los que se les conoce como hidratos de gas, explicó el investigador.
Observaron cómo en el sitio más profundo de la tubería puede formarse un bloqueo en una pequeña fracción de segundo, creando cristales de ese hielo que, similar a una ateroesclerosis, se agregan hasta tapar la tubería que, al acumular la presión, puede explotar.
Respecto al asunto de los hidratos de metano, dijo, encontramos cuál es el efecto de someter la tubería a un muy alto voltaje (gigavolts, GV = 109 V) que puede frenar e incluso revertir la formación del hidrato. En estos casos, la opción es poner anticongelantes, pero, antes de comprar estos materiales y hacerles pruebas de laboratorio, con la realidad virtual resultaría más rápido y barato tener modelos de ellos, conocer las condiciones bajo las cuales ocurre la formación del hidrato y la computadora trabajaría sin riesgo de explotar, al igual que la tubería, detalló Saint-Martin Posada.
El investigador aclaró que al trabajar con la realidad virtual es lo mismo usar sales de oro, platino o plomo, pues se utilizan representaciones, por lo que no se gasta más dinero en ellas que en la sal de cocina.
Como parte de este proyecto se busca diseñar una metodología con la que se puedan poner a prueba anticongelantes y la empleen para orientar a Petróleos Mexicanos (Pemex) sobre cuál comprar para la extracción de gas.
“Todos los fenómenos químicos o fisicoquímicos los podemos abordar con esta metodología; hemos ido aprendiendo el tipo de ecuaciones que se aplican en cada situación. Hay algunas en las que debemos acudir a la mecánica cuántica, mientras que en otras basta con la mecánica clásica”, concluyó.